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JP7073246B2 - Phase shift mask blank, manufacturing method of phase shift mask, and manufacturing method of display device - Google Patents

Phase shift mask blank, manufacturing method of phase shift mask, and manufacturing method of display device Download PDF

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JP7073246B2 JP2018239363A JP2018239363A JP7073246B2 JP 7073246 B2 JP7073246 B2 JP 7073246B2 JP 2018239363 A JP2018239363 A JP 2018239363A JP 2018239363 A JP2018239363 A JP 2018239363A JP 7073246 B2 JP7073246 B2 JP 7073246B2
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Description

本発明は、位相シフトマスクブランクおよびこれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a phase shift mask blank, a method for manufacturing a phase shift mask using the same, and a method for manufacturing a display device.

近年、LCD(Liquid Crystal Display)を代表とするFPD(Flat Panel Display)等の表示装置では、大画面化、広視野角化とともに、高精細化、高速表示化が急速に進んでいる。この高精細化、高速表示化のために必要な要素の1つが、微細で寸法精度の高い素子や配線等の電子回路パターンの作製である。この表示装置用電子回路のパターニングにはフォトリソグラフィが用いられることが多い。このため、微細で高精度なパターンが形成された表示装置製造用の位相シフトマスクが必要になっている。 In recent years, display devices such as FPDs (Flat Panel Display) represented by LCDs (Liquid Crystal Display) are rapidly increasing in definition and high speed as well as increasing the screen size and wide viewing angle. One of the elements necessary for high-definition and high-speed display is the production of electronic circuit patterns such as elements and wiring that are fine and have high dimensional accuracy. Photolithography is often used for patterning of electronic circuits for display devices. Therefore, there is a need for a phase shift mask for manufacturing a display device in which a fine and highly accurate pattern is formed.

例えば、特許文献1には、モリブデンシリサイドを含む薄膜をウェットエッチング時に、透明基板の損傷が最小化されるようにリン酸、過酸化水素、フルオロ化アンモニウムを水に希釈したエッチング溶液で、モリブデンシリサイドを含む薄膜をウェットエッチングするフラットパネルディスプレイ用ブランクマスク及びこれを用いたフォトマスクが開示されている。
また、特許文献2には、パターンの精密度を向上させることを目的として、位相反転膜104が、同一のエッチング溶液にエッチング可能な互いに異なる組成の膜からなり、異なる組成の各膜がそれぞれ1回以上積層された少なくとも2層以上の多層膜又は連続膜の形態で形成してなる位相反転ブランクマスク及びフォトマスクが開示されている。
For example, Patent Document 1 describes a thin film containing molybdenum silicide as an etching solution obtained by diluting phosphoric acid, hydrogen peroxide, and ammonium fluorochloride with water so that damage to the transparent substrate is minimized during wet etching. A blank mask for a flat panel display that wet-etches a thin film containing molybdenum and a photo mask using the blank mask are disclosed.
Further, in Patent Document 2, for the purpose of improving the precision of the pattern, the phase inversion film 104 is composed of films having different compositions that can be etched into the same etching solution, and each film having a different composition is 1 Disclosed are phase-reversed blank masks and photomasks formed in the form of at least two or more multilayer films or continuous films laminated one or more times.

韓国特許出願公開第10-2016-0024204号公報Korean Patent Application Publication No. 10-2016-0024204 特開2017-167512号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-167512

近年、この種の表示装置製造用の位相シフトマスクブランクとして、2.0μm未満の微細パターンを確実に転写可能とするため、露光光に対する位相シフト膜の透過率が10%以上、さらには20%以上の光学特性を有する位相シフト膜として、酸素を一定以上の比率(5原子%以上、さらには10原子%以上)で含有してなる位相シフト膜を用いることが検討されている。しかしながら、このような酸素の含有率を5原子%以上、さらには10原子%以上とした位相シフト膜を、ウェットエッチングによりパターニングした場合、位相シフト膜とその上に形成されたエッチングマスク膜との界面にウェットエッチング液が浸入し、界面部分のエッチングが早く進行することが分かった。形成された位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状は、傾斜を生じ、裾を引くテーパー形状となった。 In recent years, as a phase shift mask blank for manufacturing this type of display device, in order to reliably transfer a fine pattern of less than 2.0 μm, the transmission of the phase shift film to the exposure light is 10% or more, and further 20%. As a phase shift film having the above optical characteristics, it has been studied to use a phase shift film containing oxygen at a certain ratio or more (5 atomic% or more, further 10 atomic% or more). However, when a phase shift film having such an oxygen content of 5 atomic% or more, further 10 atomic% or more is patterned by wet etching, the phase shift film and the etching mask film formed on the phase shift film are used. It was found that the wet etching solution penetrated into the interface and the etching of the interface portion proceeded quickly. The cross-sectional shape of the edge portion of the formed phase shift film pattern became a tapered shape with an inclination and a hem.

位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状がテーパー形状である場合、位相シフト膜パターンのエッジ部分の膜厚が減少するに従い、位相シフト効果が薄れる。このため、位相シフト効果を十分に発揮することができず、2.0μm未満の微細パターンを安定して転写することができない。位相シフト膜中の酸素の含有率を5原子%以上、さらには10原子%以上とすると、位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を厳密に制御することが難しく、線幅(CD)を制御することが非常に困難であった。 When the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern is a tapered shape, the phase shift effect diminishes as the film thickness of the edge portion of the phase shift film pattern decreases. Therefore, the phase shift effect cannot be sufficiently exerted, and a fine pattern of less than 2.0 μm cannot be stably transferred. When the oxygen content in the phase shift film is 5 atomic% or more, and further 10 atomic% or more, it is difficult to strictly control the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern, and the line width (CD) is controlled. It was very difficult to do.

このため、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状に位相シフト膜をパターニング可能な透過率の高い位相シフトマスクブランク、位相シフト効果を十分に発揮できる位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクの製造方法、並びにこの位相シフトマスクを用いた表示装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a phase shift mask blank having a high permeability capable of patterning a phase shift film into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect by wet etching. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect, and a method for manufacturing a display device using the phase shift mask.

本発明者らはこれらの問題点を解決するために位相シフト膜パターンのエッジ部分の断面形状を垂直化する方法を鋭意検討した。遷移金属と、ケイ素と、酸素を含有する位相シフト膜と、エッチングマスク膜との界面の状態について実験及び考察を行った結果、位相シフト膜とエッチングマスク膜との間の界面に存在する、遷移金属の酸化物が、浸み込みの要因となっていることを突き止めた。そして、本発明者はさらに検討を行い、位相シフト膜との界面に形成された組成傾斜領域において、酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下であるように、位相シフト膜及びエッチングマスク膜を構成することが、界面に存在する、遷移金属の酸化物を抑制でき、界面における浸み込みを抑制できることを見出した。本発明は、以上のような鋭意検討の結果なされたものであり、以下の構成を有する。 In order to solve these problems, the present inventors have diligently studied a method of verticalizing the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern. As a result of experiments and discussions on the state of the interface between the transition metal, silicon, the phase shift film containing oxygen, and the etching mask film, the transition existing at the interface between the phase shift film and the etching mask film. We found that metal oxides are the cause of infiltration. Then, the present inventor further investigated, and in the composition gradient region formed at the interface with the phase shift film, the region where the ratio of oxygen gradually and / or continuously increases in the depth direction. The phase shift film and the etching mask film are formed so that the content ratio of oxygen to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film is 3.0 or less. It was found that this can suppress the oxide of the transition metal existing at the interface and suppress the infiltration at the interface. The present invention has been made as a result of diligent studies as described above, and has the following configurations.

(構成1)透明基板上に位相シフト膜と、該位相シフト膜上にエッチングマスク膜とを有する位相シフトマスクブランクであって、
前記位相シフトマスクブランクは、前記エッチングマスク膜に所望のパターンが形成されたエッチングマスク膜パターンをマスクにして、前記位相シフト膜をウェットエッチングにより前記透明基板上に位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを形成するための原版であって、
前記位相シフト膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素とを含有し、酸素の含有率が5原子%以上70原子%以下であり、
前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面に組成傾斜領域が形成され、該組成傾斜領域では、前記酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、
前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下であることを特徴とする位相シフトマスクブランク。
(Structure 1) A phase shift mask blank having a phase shift film on a transparent substrate and an etching mask film on the phase shift film.
The phase shift mask blank uses an etching mask film pattern in which a desired pattern is formed on the etching mask film as a mask, and the phase shift film is wet-etched to have a phase shift film pattern on the transparent substrate. It is the original plate for forming
The phase shift film contains a transition metal, silicon, and oxygen, and the oxygen content is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less.
A composition gradient region is formed at the interface between the phase shift film and the etching mask film, and in the composition gradient region, the proportion of oxygen is gradually and / or continuously increased in the depth direction. Including area
A phase shift mask blank characterized in that the content ratio of oxygen to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film is 3.0 or less.

(構成2)前記位相シフト膜は、複数の層で構成されていることを特徴とする構成1に記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 2) The phase shift mask blank according to the configuration 1, wherein the phase shift film is composed of a plurality of layers.

(構成3)前記位相シフト膜は、単一の層で構成されていることを特徴とする構成1に記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 3) The phase shift mask blank according to the configuration 1, wherein the phase shift film is composed of a single layer.

(構成4)前記位相シフト膜は、窒素を含有することを特徴とする構成1から3のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 4) The phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 3, wherein the phase shift film contains nitrogen.

(構成5)前記位相シフト膜は、窒素の含有率が2原子%以上60原子%以下であることを特徴とする構成1から4のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 5) The phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 4, wherein the phase shift film has a nitrogen content of 2 atomic% or more and 60 atomic% or less.

(構成6)前記位相シフト膜の膜応力は、0.2GPa以上0.8GPa以下であることを特徴とする構成1から5のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 6) The phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein the film stress of the phase shift film is 0.2 GPa or more and 0.8 GPa or less.

(構成7)前記エッチングマスク膜は、クロム系材料から構成されることを特徴とする構成1から6のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 7) The phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 6, wherein the etching mask film is composed of a chromium-based material.

(構成8)前記エッチングマスク膜は、窒素、酸素、炭素の少なくともいずれか1つを含有することを特徴とする構成1から7のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 8) The phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 7, wherein the etching mask film contains at least one of nitrogen, oxygen, and carbon.

(構成9)前記透明基板は矩形状の基板であって、該透明基板の短辺の長さは300mm以上であることを特徴とする構成1から8のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 (Structure 9) The phase shift mask according to any one of configurations 1 to 8, wherein the transparent substrate is a rectangular substrate, and the length of the short side of the transparent substrate is 300 mm or more. blank.

(構成10)構成1から9のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランクを準備する工程と、
前記位相シフトマスクブランクの上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に所望のパターンを描画・現像を行うことにより、レジスト膜パターンを形成し、該レジスト膜パターンをマスクとして、ウェットエッチングにより前記エッチングマスク膜をパターニングして、前記エッチングマスク膜パターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク膜パターンをマスクとして、前記位相シフト膜をウェットエッチングにより前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする、位相シフトマスクの製造方法。
(Structure 10) The step of preparing the phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 9 and
The step of forming a resist film on the phase shift mask blank and
A resist film pattern is formed by drawing and developing a desired pattern on the resist film, and the etching mask film is patterned by wet etching using the resist film pattern as a mask to form the etching mask film pattern. And the process to do
A method for manufacturing a phase shift mask, which comprises a step of forming a phase shift film pattern on the transparent substrate by wet etching the phase shift film using the etching mask film pattern as a mask.

(構成11)構成1から9のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランクを用いて製造された位相シフトマスクを用い、または構成10に記載の位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用い、表示装置上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする表示装置の製造方法。 (Structure 11) The phase shift manufactured by using the phase shift mask manufactured by using the phase shift mask blank according to any one of configurations 1 to 9 or by the method for manufacturing the phase shift mask according to the configuration 10. A method for manufacturing a display device, which comprises a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on the display device using a mask.

本発明に係る位相シフトマスクブランクによれば、ウェットエッチングにより、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状に位相シフト膜をパターニング可能で透過率の高い位相シフトマスクブランクを得ることができる。また、ウェットエッチングにより、CDバラツキの小さい断面形状に位相シフト膜をパターニング可能な位相シフトマスクブランクを得ることができる。 According to the phase shift mask blank according to the present invention, a phase shift mask blank capable of patterning a phase shift film into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect and having a high transmittance can be obtained by wet etching. Further, by wet etching, it is possible to obtain a phase shift mask blank capable of patterning a phase shift film into a cross-sectional shape having a small CD variation.

また、本発明に係る位相シフトマスクの製造方法によれば、上述した位相シフトマスクブランクを用いて位相シフトマスクを製造する。このため、位相シフト効果を十分に発揮できる位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを製造することができる。また、CDバラツキの小さい位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを製造することができる。この位相シフトマスクは、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。 Further, according to the method for manufacturing a phase shift mask according to the present invention, the phase shift mask is manufactured by using the above-mentioned phase shift mask blank. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask having a phase shift film pattern capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. Further, it is possible to manufacture a phase shift mask having a phase shift film pattern having a small CD variation. This phase shift mask can cope with the miniaturization of line-and-space patterns and contact holes.

また、本発明に係る表示装置の製造方法によれば、上述した位相シフトマスクブランクを用いて製造された位相シフトマスクまたは上述した位相シフトマスクの製造方法によって得られた位相シフトマスクを用いて表示装置を製造する。このため、微細なラインアンドスペースパターンやコンタクトホールを有する表示装置を製造することができる。 Further, according to the method for manufacturing a display device according to the present invention, a phase shift mask manufactured by using the above-mentioned phase shift mask blank or a phase shift mask obtained by the above-mentioned method for manufacturing a phase shift mask is used for display. Manufacture the equipment. Therefore, it is possible to manufacture a display device having a fine line and space pattern or a contact hole.

位相シフトマスクブランクの膜構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the film structure of a phase shift mask blank. 位相シフトマスクの製造工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of a phase shift mask. 実施例1の位相シフトマスクブランクに対する深さ方向の組成分析結果を示す図である。It is a figure which shows the composition analysis result in the depth direction with respect to the phase shift mask blank of Example 1. FIG. 実施例1の位相シフトマスクの断面写真である。It is sectional drawing of the phase shift mask of Example 1. FIG. 比較例1の位相シフトマスクブランクに対する深さ方向の組成分析結果を示す図である。It is a figure which shows the composition analysis result in the depth direction with respect to the phase shift mask blank of the comparative example 1. FIG. 比較例1の位相シフトマスクの断面写真である。It is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Comparative Example 1. 実施例1と比較例1の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向のO/Siの比(ケイ素に対する酸素の含有比率)を示す図である。It is a figure which shows the ratio of O / Si (the content ratio of oxygen with respect to silicon) in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例2の位相シフトマスクブランクに対する深さ方向の組成分析結果を示す図である。It is a figure which shows the composition analysis result in the depth direction with respect to the phase shift mask blank of Example 2. FIG. 実施例2の位相シフトマスクの断面写真である。It is sectional drawing of the phase shift mask of Example 2. 実施例2、3の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向のO/Siの比(ケイ素に対する酸素の含有比率)を示す図である。It is a figure which shows the ratio of O / Si in the depth direction (the content ratio of oxygen with respect to silicon) by XPS with respect to the phase shift mask blank of Examples 2 and 3. 実施例3の位相シフトマスクブランクに対する深さ方向の組成分析結果を示す図である。It is a figure which shows the composition analysis result in the depth direction with respect to the phase shift mask blank of Example 3. FIG. 実施例3の位相シフトマスクの断面写真である。It is sectional drawing of the phase shift mask of Example 3. FIG.

実施の形態1.
実施の形態1では、位相シフトマスクブランクについて説明する。この位相シフトマスクブランクは、エッチングマスク膜に所望のパターンが形成されたエッチングマスク膜パターンをマスクにして、位相シフト膜をウェットエッチングにより透明基板上に位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを形成するための原版である。
Embodiment 1.
In the first embodiment, the phase shift mask blank will be described. This phase shift mask blank forms a phase shift mask having a phase shift film pattern on a transparent substrate by wet etching the phase shift film using the etching mask film pattern in which a desired pattern is formed on the etching mask film as a mask. The original version for.

図1は位相シフトマスクブランク10の膜構成を示す模式図である。
図1に示す位相シフトマスクブランク10は、透明基板20と、透明基板20上に形成された位相シフト膜30と、位相シフト膜30上に形成されたエッチングマスク膜40とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the film configuration of the phase shift mask blank 10.
The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes a transparent substrate 20, a phase shift film 30 formed on the transparent substrate 20, and an etching mask film 40 formed on the phase shift film 30.

透明基板20は、露光光に対して透明である。透明基板20は、表面反射ロスが無いとしたときに、露光光に対して85%以上の透過率、好ましくは90%以上の透過率を有するものである。透明基板20は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO-TiOガラス等)などのガラス材料で構成することができる。透明基板20が低熱膨張ガラスから構成される場合、透明基板20の熱変形に起因する位相シフト膜パターンの位置変化を抑制することができる。また、表示装置用途で使用される位相シフトマスクブランク用透明基板20は、一般に矩形状の基板であって、該透明基板の短辺の長さは300mm以上であるものが使用される。本発明は、透明基板の短辺の長さが300mm以上の大きなサイズであっても、透明基板上に形成される例えば2.0μm未満の微細な位相シフト膜パターンを安定して転写することができる位相シフトマスクを提供可能な位相シフトマスクブランクである。 The transparent substrate 20 is transparent to the exposure light. The transparent substrate 20 has a transmittance of 85% or more, preferably 90% or more with respect to the exposure light, assuming that there is no surface reflection loss. The transparent substrate 20 is made of a material containing silicon and oxygen, and is made of a glass material such as synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, and low thermal expansion glass (SiO 2 -TiO 2 glass, etc.). Can be done. When the transparent substrate 20 is made of low thermal expansion glass, it is possible to suppress a change in the position of the phase shift film pattern due to thermal deformation of the transparent substrate 20. Further, the transparent substrate 20 for a phase shift mask blank used in a display device application is generally a rectangular substrate, and the length of the short side of the transparent substrate is 300 mm or more. According to the present invention, even if the length of the short side of the transparent substrate is as large as 300 mm or more, a fine phase shift film pattern of less than 2.0 μm formed on the transparent substrate can be stably transferred. A phase shift mask blank that can provide a possible phase shift mask.

位相シフト膜30は、遷移金属と、ケイ素と、酸素とを含有する遷移金属シリサイド系材料で構成される。遷移金属として、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)などが好適である。また、位相シフト膜30は、窒素を含有してもよい。窒素を含有すると、屈折率を上げられるため、位相差を得るための膜厚を薄くできる点で好ましい。また、位相シフト膜30に含まれる窒素の含有率を多くすると複素屈折率の吸収係数が大きくなり、高い透過率を実現できなくなる。位相シフト膜30に含まれる窒素の含有率は、2原子%以上60原子%以下が好ましい。より好ましくは、2原子%以上50原子%以下、さらに好ましくは、5原子%以上30原子%以下が望ましい。
遷移金属シリサイド系材料としては、例えば、遷移金属シリサイドの酸化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化物、遷移金属シリサイドの酸化炭化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化炭化物が挙げられる。また、遷移金属シリサイド系材料は、モリブデンシリサイド系材料(MoSi系材料)、ジルコニウムシリサイド系材料(ZrSi系材料)、モリブデンジルコニウムシリサイド系材料(MoZrSi系材料)であると、ウェットエッチングによる優れたパターン断面形状が得られやすいという点で好ましい。
位相シフト膜30は、透明基板20側から入射する光に対する反射率(以下、裏面反射率と記載する場合がある)を調整する機能と、露光光に対する透過率と位相差とを調整する機能とを有する。
位相シフト膜30は、スパッタリング法により形成することができる。
The phase shift film 30 is composed of a transition metal silicide-based material containing a transition metal, silicon, and oxygen. As the transition metal, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr) and the like are suitable. Further, the phase shift film 30 may contain nitrogen. When nitrogen is contained, the refractive index can be increased, so that the film thickness for obtaining the phase difference can be reduced, which is preferable. Further, if the content of nitrogen contained in the phase shift film 30 is increased, the absorption coefficient of the complex refractive index becomes large, and high transmittance cannot be realized. The nitrogen content in the phase shift film 30 is preferably 2 atomic% or more and 60 atomic% or less. More preferably, it is 2 atomic% or more and 50 atomic% or less, and further preferably 5 atomic% or more and 30 atomic% or less.
Examples of the transition metal silicide-based material include an oxide of the transition metal silicide, an oxide nitride of the transition metal silicide, an oxide carbide of the transition metal silicide, and an oxide nitride carbide of the transition metal silicide. Further, when the transition metal silicide-based material is a molybdenum silicide-based material (MoSi-based material), a zirconium silicide-based material (ZrSi-based material), or a molybdenum zirconium silicide-based material (MoZrSi-based material), an excellent pattern cross section by wet etching is used. It is preferable in that the shape can be easily obtained.
The phase shift film 30 has a function of adjusting the reflectance for light incident from the transparent substrate 20 side (hereinafter, may be referred to as a back surface reflectance) and a function of adjusting the transmittance and the phase difference with respect to the exposed light. Has.
The phase shift film 30 can be formed by a sputtering method.

露光光に対する位相シフト膜30の透過率は、位相シフト膜30として必要な値を満たす。位相シフト膜30の透過率は、露光光に含まれる所定の波長の光(以下、代表波長という)に対して、好ましくは、10%~70%であり、より好ましくは、15%~65%であり、さらに好ましくは20%~60%である。すなわち、露光光が313nm以上436nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した透過率を有する。例えば、露光光がi線、h線およびg線を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、i線、h線およびg線のいずれかに対して、上述した透過率を有する。
位相シフト膜30の透過率は、位相シフト膜30に含まれる遷移金属とケイ素の原子比率で調節することができる。位相シフト膜30の透過率を上記透過率とするために、遷移金属とケイ素の原子比率は、1:1以上1:15以下となるように構成している。位相シフト膜30の耐薬性(洗浄耐性)を高めるために、遷移金属とケイ素の原子比率は、1:2以上1:15以下が好ましく、さらに好ましくは、1:4以上1:10以下がさらに望ましい。
透過率は、位相シフト量測定装置などを用いて測定することができる。
The transmittance of the phase shift film 30 with respect to the exposure light satisfies the value required for the phase shift film 30. The transmittance of the phase shift film 30 is preferably 10% to 70%, more preferably 15% to 65%, with respect to light having a predetermined wavelength contained in the exposure light (hereinafter referred to as a representative wavelength). It is more preferably 20% to 60%. That is, when the exposure light is a composite light containing light in a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less, the phase shift film 30 has the above-mentioned transmittance with respect to the light of the representative wavelength included in the wavelength range. For example, when the exposure light is a composite light including i-line, h-line and g-line, the phase shift film 30 has the above-mentioned transmittance for any of i-line, h-line and g-line.
The transmittance of the phase shift film 30 can be adjusted by the atomic ratio of the transition metal and silicon contained in the phase shift film 30. In order to make the transmittance of the phase shift film 30 the above transmittance, the atomic ratio of the transition metal to silicon is configured to be 1: 1 or more and 1:15 or less. In order to enhance the chemical resistance (cleaning resistance) of the phase shift film 30, the atomic ratio of the transition metal to silicon is preferably 1: 2 or more and 1:15 or less, more preferably 1: 4 or more and 1:10 or less. desirable.
The transmittance can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.

露光光に対する位相シフト膜30の位相差は、位相シフト膜30として必要な値を満たす。位相シフト膜30の位相差は、露光光に含まれる代表波長の光に対して、好ましくは、160°~200°であり、より好ましくは、170°~190°である。この性質により、露光光に含まれる代表波長の光の位相を160°~200°変えることができる。このため、位相シフト膜30を透過した代表波長の光と透明基板20のみを透過した代表波長の光との間に160°~200°の位相差が生じる。すなわち、露光光が313nm以上436nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した位相差を有する。例えば、露光光がi線、h線およびg線を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、i線、h線およびg線のいずれかに対して、上述した位相差を有する。
位相差は、位相シフト量測定装置などを用いて測定することができる。
The phase difference of the phase shift film 30 with respect to the exposure light satisfies the value required for the phase shift film 30. The phase difference of the phase shift film 30 is preferably 160 ° to 200 °, and more preferably 170 ° to 190 ° with respect to the light of the representative wavelength contained in the exposure light. Due to this property, the phase of the light of the representative wavelength contained in the exposure light can be changed by 160 ° to 200 °. Therefore, a phase difference of 160 ° to 200 ° occurs between the light having the representative wavelength transmitted through the phase shift film 30 and the light having the representative wavelength transmitted only through the transparent substrate 20. That is, when the exposure light is a composite light containing light in a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less, the phase shift film 30 has the above-mentioned phase difference with respect to the light of the representative wavelength included in the wavelength range. For example, when the exposure light is a composite light including i-line, h-line, and g-line, the phase shift film 30 has the above-mentioned phase difference with respect to any of i-line, h-line, and g-line.
The phase difference can be measured by using a phase shift amount measuring device or the like.

位相シフト膜30の裏面反射率は、365nm~436nmの波長域において15%以下であり、10%以下であると好ましい。また、位相シフト膜30の裏面反射率は、露光光にj線が含まれる場合、313nmから436nmの波長域の光に対して20%以下であると好ましく、17%以下であるとより好ましい。さらに好ましくは15%以下であることが望ましい。また、位相シフト膜30の裏面反射率は、365nm~436nmの波長域において0.2%以上であり、313nmから436nmの波長域の光に対して0.2%以上であると好ましい。
裏面反射率は、分光光度計などを用いて測定することができる。
The back surface reflectance of the phase shift film 30 is 15% or less, preferably 10% or less in the wavelength range of 365 nm to 436 nm. Further, the back surface reflectance of the phase shift film 30 is preferably 20% or less, more preferably 17% or less, with respect to the light in the wavelength range of 313 nm to 436 nm when the exposure light contains j-line. More preferably, it is 15% or less. Further, the back surface reflectance of the phase shift film 30 is preferably 0.2% or more in the wavelength range of 365 nm to 436 nm, and preferably 0.2% or more with respect to light in the wavelength range of 313 nm to 436 nm.
The back surface reflectance can be measured using a spectrophotometer or the like.

位相シフト膜30が上記の位相差及び透過率となるように、また、必要に応じて、位相シフト膜30が上記の裏面反射率となるように、位相シフト膜30に含まれる酸素の含有率が調節されている。具体的には、位相シフト膜30は、酸素の含有率が5原子%以上70原子%以下となるように構成されている。位相シフト膜30に含まれる酸素の含有率は、10原子%以上70原子%以下が好ましい。この位相シフト膜30は複数の層で構成されていてもよく、単一の層で構成されていてもよい。単一の層で構成された位相シフト膜30は、位相シフト膜30中に界面が形成され難く、断面形状を制御しやすい点で好ましい。一方、複数の層で構成された位相シフト膜30は、成膜のし易さ等の点で好ましい。
また、位相シフト膜30に含まれる窒素や酸素の軽元素については、位相シフト膜30の膜厚方向において均一に含まれていても、また、段階的または連続的に、増加または減少していても良い。なお、上記窒素の含有率および酸素の含有率は、位相シフト膜30の膜厚の50%以上の領域において、上述した所定の含有率となっていることが好ましい。
また、位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30は、耐薬性(洗浄耐性)の高いことが要求される。この位相シフト膜30の耐薬性(洗浄耐性)を高めるために、膜密度を高めると効果的である。位相シフト膜30の膜密度と膜応力は相関があり、耐薬性(洗浄耐性)を考慮すると、位相シフト膜30の膜応力は、高い方が好ましい。一方で、位相シフト膜30の膜応力は、位相シフト膜パターンを形成したときの位置ずれや、位相シフト膜パターンの喪失を考慮する必要がある。以上の観点から位相シフト膜30の膜応力は、0.2GPa以上0.8GPa以下が好ましく、0.4GPa以上0.8GPa以下であることがさらに好ましい。
The content of oxygen contained in the phase shift film 30 so that the phase shift film 30 has the above-mentioned phase difference and transmittance, and if necessary, the phase-shift film 30 has the above-mentioned back surface reflectance. Is adjusted. Specifically, the phase shift film 30 is configured so that the oxygen content is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less. The content of oxygen contained in the phase shift film 30 is preferably 10 atomic% or more and 70 atomic% or less. The phase shift film 30 may be composed of a plurality of layers or may be composed of a single layer. The phase shift film 30 composed of a single layer is preferable because it is difficult for an interface to be formed in the phase shift film 30 and it is easy to control the cross-sectional shape. On the other hand, the phase shift film 30 composed of a plurality of layers is preferable in terms of ease of film formation and the like.
Further, the light elements of nitrogen and oxygen contained in the phase shift film 30 are increased or decreased stepwise or continuously even if they are uniformly contained in the film thickness direction of the phase shift film 30. Is also good. It is preferable that the nitrogen content and the oxygen content are the above-mentioned predetermined contents in the region of 50% or more of the film thickness of the phase shift film 30.
Further, the phase shift film 30 of the phase shift mask blank 10 is required to have high chemical resistance (cleaning resistance). In order to increase the chemical resistance (cleaning resistance) of the phase shift film 30, it is effective to increase the film density. There is a correlation between the film density of the phase shift film 30 and the film stress, and in consideration of chemical resistance (cleaning resistance), the film stress of the phase shift film 30 is preferably high. On the other hand, for the film stress of the phase shift film 30, it is necessary to consider the positional shift when the phase shift film pattern is formed and the loss of the phase shift film pattern. From the above viewpoint, the film stress of the phase shift film 30 is preferably 0.2 GPa or more and 0.8 GPa or less, and more preferably 0.4 GPa or more and 0.8 GPa or less.

エッチングマスク膜40は、位相シフト膜30の上側に配置され、位相シフト膜30をエッチングするエッチング液に対してエッチング耐性を有する材料からなる。また、エッチングマスク膜40は、露光光の透過を遮る機能を有してもよいし、さらに、位相シフト膜30側より入射される光に対する位相シフト膜30の膜面反射率が350nm~436nmの波長域において15%以下となるように膜面反射率を低減する機能を有してもよいエッチングマスク膜40は、例えばクロム系材料から構成される。クロム系材料として、より具体的には、クロム(Cr)、又は、クロム(Cr)と、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)のうちの少なくともいずれか1つを含有する材料が挙げられる。又は、クロム(Cr)と、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)のうちの少なくともいずれか1つとを含み、さらに、フッ素(F)を含む材料が挙げられる。例えば、エッチングマスク膜40を構成する材料として、Cr、CrO、CrN、CrF、CrCO、CrCN、CrON、CrCON、CrCONFが挙げられる。
エッチングマスク膜40は、スパッタリング法により形成することができる。
The etching mask film 40 is arranged on the upper side of the phase shift film 30, and is made of a material having etching resistance to the etching solution for etching the phase shift film 30. Further, the etching mask film 40 may have a function of blocking the transmission of exposure light, and further, the film surface reflectance of the phase shift film 30 with respect to the light incident from the phase shift film 30 side is 350 nm to 436 nm. The etching mask film 40, which may have a function of reducing the film surface reflectance so as to be 15% or less in the wavelength range, is made of, for example, a chromium-based material. More specifically, as a chromium-based material, a material containing chromium (Cr) or chromium (Cr) and at least one of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C). Can be mentioned. Alternatively, a material containing chromium (Cr) and at least one of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C), and further containing fluorine (F) can be mentioned. For example, examples of the material constituting the etching mask film 40 include Cr, CrO, CrN, CrF, CrCO, CrCN, CrON, CrCON, and CrCONF.
The etching mask film 40 can be formed by a sputtering method.

エッチングマスク膜40が露光光の透過を遮る機能を有する場合、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは3以上であり、より好ましくは、3.5以上、さらに好ましくは4以上である。
光学濃度は、分光光度計もしくはODメーターなどを用いて測定することができる。
When the etching mask film 40 has a function of blocking the transmission of the exposure light, the optical density with respect to the exposure light is preferably 3 or more, more preferably, in the portion where the phase shift film 30 and the etching mask film 40 are laminated. It is 3.5 or more, more preferably 4 or more.
The optical density can be measured using a spectrophotometer, an OD meter, or the like.

エッチングマスク膜40は、機能に応じて組成が均一な単一の膜からなる場合であってもよいし、組成が異なる複数の膜からなる場合であってもよいし、厚さ方向に組成が連続的に変化する単一の膜からなる場合であってもよい。 The etching mask film 40 may be composed of a single film having a uniform composition depending on the function, may be composed of a plurality of films having different compositions, or may have a composition in the thickness direction. It may consist of a single membrane that changes continuously.

なお、図1に示す位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備えているが、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備え、エッチングマスク膜40上にレジスト膜を備える位相シフトマスクブランクについても、本発明を適用することができる。 The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 has an etching mask film 40 on the phase shift film 30, but has an etching mask film 40 on the phase shift film 30 and a resist film on the etching mask film 40. The present invention can also be applied to a phase shift mask blank provided with.

また、位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面に組成傾斜領域が形成され、該組成傾斜領域では、酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加する領域を含むように構成している。より具体的には、上記組成傾斜領域において、少なくとも位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から、透明基板20側に向かう深さ方向において、酸素の割合が段階的および/または連続的に増加する領域を有している。
そして、位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30と、エッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下であるように構成している。この界面は、位相シフトマスクブランク10をX線光電子分光法により組成分析を行ったときに、位相シフト膜30からエッチングマスク膜40に向かって遷移金属の割合が減少し、初めて遷移金属の含有率が0原子%となる位置とする。
位相シフト膜30と、エッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率は、3.0以下であることが求められ、2.8以下であることが好ましく、さらに好ましくは、2.5以下、より一層好ましくは、2.0以下であることが望ましい。なお、位相シフト膜30と組成傾斜領域との膜質連続性の観点から、上記ケイ素に対する酸素の含有比率は、0.3以上であることが好ましく、さらに好ましくは、0.5以上であることが好ましい。
Further, in the phase shift mask blank 10, a composition gradient region is formed at the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40, and in the composition gradient region, the ratio of oxygen is stepwise and / or toward the depth direction. Alternatively, it is configured to include a continuously increasing region. More specifically, in the composition gradient region, the ratio of oxygen is stepwise and / or continuously in the depth direction toward the transparent substrate 20 from at least the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40. It has an increasing area.
The phase shift mask blank 10 is configured such that the content ratio of oxygen to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 is 3.0 or less. .. At this interface, when the composition of the phase shift mask blank 10 is analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy, the proportion of transition metals decreases from the phase shift film 30 toward the etching mask film 40, and the content of transition metals decreases for the first time. Is a position where is 0 atomic%.
The oxygen content ratio to silicon in the region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 is required to be 3.0 or less, preferably 2.8 or less. It is more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.0 or less. From the viewpoint of film quality continuity between the phase shift film 30 and the composition gradient region, the oxygen content ratio to silicon is preferably 0.3 or more, and more preferably 0.5 or more. preferable.

次に、この実施の形態の位相シフトマスクブランク10の製造方法について説明する。図1に示す位相シフトマスクブランク10は、以下の位相シフト膜形成工程とエッチングマスク膜形成工程とを行うことによって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
Next, a method of manufacturing the phase shift mask blank 10 of this embodiment will be described. The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is manufactured by performing the following phase shift film forming step and etching mask film forming step.
Hereinafter, each step will be described in detail.

1.位相シフト膜形成工程
先ず、透明基板20を準備する。透明基板20は、露光光に対して透明であれば、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO-TiOガラス等)などのいずれのガラス材料で構成されるものであってもよい。
1. 1. Phase shift film forming step First, the transparent substrate 20 is prepared. The transparent substrate 20 is made of any glass material such as synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, and low thermal expansion glass (SiO 2 -TiO 2 glass, etc.) as long as it is transparent to the exposure light. It may be what is done.

次に、透明基板20上に、スパッタリング法により、位相シフト膜30を形成する。
位相シフト膜30の成膜は、位相シフト膜30を構成する材料の主成分となる遷移金属とケイ素を含むスパッタターゲット、又は遷移金属とケイ素と酸素及び/又は窒素を含むスパッタターゲットを使用して、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス及びキセノンガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスからなるスパッタガス雰囲気、又は、上記不活性ガスと、酸素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスとの混合ガスからなるスパッタガス雰囲気で行われる。
Next, the phase shift film 30 is formed on the transparent substrate 20 by a sputtering method.
The film formation of the phase shift film 30 is performed by using a sputter target containing a transition metal and silicon, which are the main components of the material constituting the phase shift film 30, or a sputter target containing a transition metal, silicon, oxygen and / or nitrogen. For example, a spatter gas atmosphere composed of an inert gas containing at least one selected from the group consisting of helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas and xenone gas, or the above-mentioned inert gas and oxygen gas, carbon dioxide gas, and the like. It is carried out in a sputter gas atmosphere consisting of a mixed gas with an active gas containing at least one selected from the group consisting of nitrogen monoxide gas and nitrogen dioxide gas.

位相シフト膜30の組成及び厚さは、位相シフト膜30が上記の位相差及び透過率となるように調整される。位相シフト膜30の組成は、スパッタターゲットを構成する元素の含有比率(例えば、遷移金属の含有率とケイ素の含有率との比)、スパッタガスの組成及び流量などにより制御することができる。位相シフト膜30の厚さは、スパッタパワー、スパッタリング時間などにより制御することができる。また、スパッタリング装置がインライン型スパッタリング装置の場合、基板の搬送速度によっても、位相シフト膜30の厚さを制御することができる。このように、位相シフト膜30の酸素の含有率が5原子%以上70原子%以下となるように制御を行う。 The composition and thickness of the phase shift film 30 are adjusted so that the phase shift film 30 has the above-mentioned phase difference and transmittance. The composition of the phase shift film 30 can be controlled by the content ratio of the elements constituting the sputter target (for example, the ratio of the content of the transition metal to the content of silicon), the composition of the sputter gas, the flow rate, and the like. The thickness of the phase shift film 30 can be controlled by the sputtering power, the sputtering time, and the like. Further, when the sputtering apparatus is an in-line type sputtering apparatus, the thickness of the phase shift film 30 can be controlled by the transfer speed of the substrate. In this way, control is performed so that the oxygen content of the phase shift film 30 is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less.

位相シフト膜30が、それぞれ組成の均一な単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を変えずに1回だけ行う。位相シフト膜30が、組成の異なる複数の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、成膜プロセス毎にスパッタガスの組成及び流量を変えて複数回行う。スパッタターゲットを構成する元素の含有比率が異なるターゲットを使用して位相シフト膜30を成膜してもよい。位相シフト膜30が、厚さ方向に組成が連続的に変化する単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を成膜プロセスの経過時間と共に変化させながら1回だけ行う。成膜プロセスを複数回行う場合、スパッタターゲットに印加するスパッタパワーを小さくすることができる。 When the phase shift film 30 is composed of a single film having a uniform composition, the above-mentioned film forming process is performed only once without changing the composition and flow rate of the sputter gas. When the phase shift film 30 is composed of a plurality of films having different compositions, the above-mentioned film forming process is performed a plurality of times by changing the composition and flow rate of the sputter gas for each film forming process. The phase shift film 30 may be formed by using targets having different content ratios of elements constituting the sputtering target. When the phase shift film 30 is composed of a single film whose composition changes continuously in the thickness direction, the above-mentioned film forming process is performed while changing the composition and flow rate of the sputter gas with the elapsed time of the film forming process. Do it only once. When the film forming process is performed a plurality of times, the sputtering power applied to the sputtering target can be reduced.

2.表面処理工程
遷移金属と、ケイ素と、酸素とを含有する遷移金属シリサイド材料からなる位相シフト膜30を形成した後の位相シフト膜30の表面は酸化されやすく、遷移金属の酸化物が生成されやすい。遷移金属の酸化物の存在によるエッチング液による浸み込みを抑制するため、位相シフト膜30の表面酸化の状態を調整する表面処理工程を行う。
位相シフト膜30の表面酸化の状態を調整する表面処理工程としては、酸性の水溶液で表面処理する方法、アルカリ性の水溶液で表面処理する方法、アッシング等のドライ処理で表面処理する方法などが挙げられる。
後述するエッチングマスク膜形成工程の後、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面に組成傾斜領域が形成され、該組成傾斜領域で、酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、さらに、位相シフト膜30と、エッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が3.0以下となれば、どのような表面処理工程を行っても構わない。
例えば、酸性の水溶液で表面処理する方法、アルカリ性の水溶液で表面処理する方法においては、酸性またはアルカリ性の水溶液の濃度、温度、時間を適宜調整することにより、位相シフト膜30の表面酸化の状態を調整することができる。酸性の水溶液で表面処理する方法、アルカリ性の水溶液で表面処理する方法としては、透明基板20上に位相シフト膜30が形成された位相シフト膜付き基板を、上記水溶液に浸漬する方法や、位相シフト膜30上に上記水溶液を接触させる方法などが挙げられる。
3.エッチングマスク膜形成工程
位相シフト膜30の表面の表面酸化の状態を調整する表面処理を行った後、スパッタリング法により、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を形成する。
このようにして、位相シフトマスクブランク10が得られる。
2. 2. Surface treatment step The surface of the phase shift film 30 after forming the phase shift film 30 made of a transition metal silicide material containing a transition metal, silicon, and oxygen is easily oxidized, and an oxide of the transition metal is easily generated. .. In order to suppress the infiltration by the etching solution due to the presence of the oxide of the transition metal, a surface treatment step for adjusting the state of surface oxidation of the phase shift film 30 is performed.
Examples of the surface treatment step for adjusting the surface oxidation state of the phase shift film 30 include a method of surface treatment with an acidic aqueous solution, a method of surface treatment with an alkaline aqueous solution, and a method of surface treatment with a dry treatment such as ashing. ..
After the etching mask film forming step described later, a composition gradient region is formed at the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40, and the proportion of oxygen in the composition gradient region is stepwise and gradually toward the depth direction. / Or if it contains a continuously increasing region and the oxygen content to silicon over the region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 is 3.0 or less. , Any surface treatment step may be performed.
For example, in the method of surface-treating with an acidic aqueous solution and the method of surface-treating with an alkaline aqueous solution, the surface oxidation state of the phase shift film 30 can be adjusted by appropriately adjusting the concentration, temperature, and time of the acidic or alkaline aqueous solution. Can be adjusted. As a method of surface-treating with an acidic aqueous solution and a method of surface-treating with an alkaline aqueous solution, a method of immersing a substrate with a phase-shift film in which a phase-shift film 30 is formed on a transparent substrate 20 in the above-mentioned aqueous solution, or a method of phase-shifting is performed. Examples thereof include a method in which the aqueous solution is brought into contact with the film 30.
3. 3. Etching Mask Film Forming Step After surface treatment for adjusting the surface oxidation state of the surface of the phase shift film 30, the etching mask film 40 is formed on the phase shift film 30 by a sputtering method.
In this way, the phase shift mask blank 10 is obtained.

エッチングマスク膜40の成膜は、クロム又はクロム化合物(酸化クロム、窒化クロム、炭化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロム等)を含むスパッタターゲットを使用して、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス及びキセノンガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスからなるスパッタガス雰囲気、又は、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス及びキセノンガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスと、酸素ガス、窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、二酸化炭素ガス、炭化水素系ガス、フッ素系ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスとの混合ガスからなるスパッタガス雰囲気で行われる。炭化水素系ガスとしては、例えば、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス、スチレンガス等が挙げられる。 The film formation of the etching mask film 40 uses a sputter target containing chromium or a chromium compound (chromium oxide, chromium nitride, chromium carbide, chromium oxide nitride, chromium nitride carbide, etc.), for example, helium gas, neon gas, argon. A sputter gas atmosphere consisting of an inert gas containing at least one selected from the group consisting of gas, krypton gas and xenone gas, or at least one selected from the group consisting of helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas and xenone gas. From a mixed gas of an inert gas containing at least one selected from the group consisting of oxygen gas, nitrogen gas, nitrogen monoxide gas, nitrogen dioxide gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon gas, and fluorine gas. It is performed in a spatter gas atmosphere. Examples of the hydrocarbon gas include methane gas, butane gas, propane gas, styrene gas and the like.

エッチングマスク膜40が、組成の均一な単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を変えずに1回だけ行う。エッチングマスク膜40が、組成の異なる複数の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、成膜プロセス毎にスパッタガスの組成及び流量を変えて複数回行う。エッチングマスク膜40が、厚さ方向に組成が連続的に変化する単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を成膜プロセスの経過時間と共に変化させながら1回だけ行う。 When the etching mask film 40 is composed of a single film having a uniform composition, the above-mentioned film forming process is performed only once without changing the composition and flow rate of the sputter gas. When the etching mask film 40 is composed of a plurality of films having different compositions, the above-mentioned film forming process is performed a plurality of times by changing the composition and flow rate of the spatter gas for each film forming process. When the etching mask film 40 is composed of a single film whose composition changes continuously in the thickness direction, the above-mentioned film forming process is performed while changing the composition and flow rate of the sputter gas with the elapsed time of the film forming process. Do it only once.

このように位相シフト膜30とエッチングマスク膜40の成膜プロセス、および位相シフト膜30の表面の表面酸化の状態を調整する表面処理を行うことで、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面に組成傾斜領域が形成され、該組成傾斜領域では、酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下であるように、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40を成膜することができる。 By performing the film forming process of the phase shift film 30 and the etching mask film 40 and the surface treatment for adjusting the surface oxidation state of the surface of the phase shift film 30 in this way, the phase shift film 30 and the etching mask film 40 can be combined. A composition gradient region is formed at the interface, and the composition gradient region includes a region in which the proportion of oxygen is gradually and / or continuously increases in the depth direction, and the phase shift film and the etching mask film are included. The phase shift film 30 and the etching mask film 40 can be formed so that the oxygen content ratio to silicon over a region having a depth of 10 nm from the interface with the surface is 3.0 or less.

なお、位相シフト膜30の表面の表面酸化の状態を調整する表面処理について説明したが、位相シフト膜30の成膜プロセスにおいて、成膜プロセスの後半に、位相シフト膜30の表面が表面酸化されにくいガス種に変更、または、上記ガス種を添加することなどにより、上記組成傾斜領域における酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下としても構わない。 Although the surface treatment for adjusting the surface oxidation state of the surface of the phase shift film 30 has been described, in the film formation process of the phase shift film 30, the surface of the phase shift film 30 is surface-oxidized in the latter half of the film formation process. A region in which the proportion of oxygen in the composition gradient region is gradually and / or continuously increased in the depth direction by changing to a difficult gas type or adding the gas type is included. The oxygen content ratio to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film may be 3.0 or less.

なお、図1に示す位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備えているため、位相シフトマスクブランク10を製造する際に、エッチングマスク膜形成工程を行う。また、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備え、エッチングマスク膜40上にレジスト膜を備える位相シフトマスクブランクを製造する際は、エッチングマスク膜形成工程後に、エッチングマスク膜40上にレジスト膜を形成する。 Since the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes the etching mask film 40 on the phase shift film 30, an etching mask film forming step is performed when the phase shift mask blank 10 is manufactured. Further, when manufacturing a phase shift mask blank having an etching mask film 40 on the phase shift film 30 and a resist film on the etching mask film 40, a resist film is formed on the etching mask film 40 after the etching mask film forming step. Form.

この実施の形態1の位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面に組成傾斜領域が形成され、該組成傾斜領域では、酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下であるように、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40を構成している。これにより、効果的に位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面におけるエッチング液の浸み込みを抑制することができ、パターン断面の垂直化に寄与でき、優れたCD均一性を有する位相シフト膜パターンが形成された位相シフトマスクを得ることができる。また、位相シフトマスクにおいて、位相シフト膜パターン上にエッチングマスク膜パターンが残存する場合には、位相シフトマスクに貼り付けられるペリクルや表示装置基板との反射の影響を抑えられる。また、この実施の形態1の位相シフトマスクブランク10は、断面形状が良好であり、CDバラツキが小さく透過率の高い位相シフト膜パターンを、ウェットエッチングにより形成することができる。従って、高精細な位相シフト膜パターンを精度よく転写することができる位相シフトマスクを製造することができる位相シフトマスクブランクが得られる。 In the phase shift mask blank 10 of the first embodiment, a composition inclination region is formed at the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40, and in the composition inclination region, the ratio of oxygen is directed toward the depth direction. The oxygen content to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film, including regions that are increasing stepwise and / or continuously, is such that the oxygen content is 3.0 or less. In addition, the phase shift film 30 and the etching mask film 40 are configured. As a result, the infiltration of the etching solution at the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 can be effectively suppressed, the phase shift can contribute to the verticalization of the pattern cross section, and the phase shift has excellent CD uniformity. It is possible to obtain a phase shift mask in which a film pattern is formed. Further, in the phase shift mask, when the etching mask film pattern remains on the phase shift film pattern, the influence of reflection from the pellicle attached to the phase shift mask or the display device substrate can be suppressed. Further, the phase shift mask blank 10 of the first embodiment has a good cross-sectional shape, and a phase shift film pattern having a small CD variation and a high transmittance can be formed by wet etching. Therefore, a phase shift mask blank capable of producing a phase shift mask capable of accurately transferring a high-definition phase shift film pattern can be obtained.

実施の形態2.
実施の形態2では、位相シフトマスクの製造方法について説明する。
Embodiment 2.
In the second embodiment, a method of manufacturing a phase shift mask will be described.

図2は位相シフトマスクの製造方法を示す模式図である。
図2に示す位相シフトマスクの製造方法は、図1に示す位相シフトマスクブランク10を用いて位相シフトマスクを製造する方法であり、以下の位相シフトマスクブランク10の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に所望のパターンを描画・現像を行うことにより、レジスト膜パターン50を形成し(第1のレジスト膜パターン形成工程)、該レジスト膜パターン50をマスクとして、ウェットエッチングによりエッチングマスク膜40をパターニングして、エッチングマスク膜パターン40aを形成する工程(第1のエッチングマスク膜パターン形成工程)と、該エッチングマスク膜パターン40aをマスクとして、位相シフト膜30をウェットエッチングにより透明基板20上に位相シフト膜パターン30aを形成する工程(位相シフト膜パターン形成工程)と、を含む。そして、第2のレジスト膜パターン形成工程と、第2のエッチングマスク膜パターン形成工程とをさらに含む。
以下、各工程を詳細に説明する。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a phase shift mask.
The method for manufacturing a phase shift mask shown in FIG. 2 is a method for manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1, and is a step of forming a resist film on the following phase shift mask blank 10. A resist film pattern 50 is formed by drawing and developing a desired pattern on the resist film (first resist film pattern forming step), and the resist film pattern 50 is used as a mask and an etching mask film is wet-etched. A step of patterning 40 to form an etching mask film pattern 40a (first etching mask film pattern forming step) and a phase shift film 30 on a transparent substrate 20 by wet etching using the etching mask film pattern 40a as a mask. Includes a step of forming the phase shift film pattern 30a (phase shift film pattern forming step). Then, a second resist film pattern forming step and a second etching mask film pattern forming step are further included.
Hereinafter, each step will be described in detail.

1.第1のレジスト膜パターン形成工程
第1のレジスト膜パターン形成工程では、先ず、実施の形態1の位相シフトマスクブランク10のエッチングマスク膜40上に、レジスト膜を形成する。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。例えば、後述する350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所望のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンは、位相シフト膜30に形成するパターンである。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、図2(a)に示されるように、エッチングマスク膜40上に第1のレジスト膜パターン50を形成する。
1. 1. First Resist Film Pattern Forming Step In the first resist film pattern forming step, first, a resist film is formed on the etching mask film 40 of the phase shift mask blank 10 of the first embodiment. The resist film material used is not particularly limited. For example, it may be sensitive to laser light having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm described later. Further, the resist film may be either a positive type or a negative type.
Then, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a pattern formed on the phase shift film 30. Examples of the pattern drawn on the resist film include a line-and-space pattern and a hole pattern.
Then, the resist film is developed with a predetermined developer to form a first resist film pattern 50 on the etching mask film 40 as shown in FIG. 2 (a).

2.第1のエッチングマスク膜パターン形成工程
第1のエッチングマスク膜パターン形成工程では、先ず、第1のレジスト膜パターン50をマスクにしてエッチングマスク膜40をエッチングして、第1のエッチングマスク膜パターン40aを形成する。エッチングマスク膜40は、クロム(Cr)を含むクロム系材料から形成される。エッチングマスク膜40をエッチングするエッチング液は、エッチングマスク膜40を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。具体的には、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、又は、アッシングによって、図2(b)に示されるように、第1のレジスト膜パターン50を剥離する。場合によっては、第1のレジスト膜パターン50を剥離せずに、次の位相シフト膜パターン形成工程を行ってもよい。
2. 2. First Etching Mask Film Pattern Forming Step In the first etching mask film pattern forming step, first, the etching mask film 40 is etched using the first resist film pattern 50 as a mask, and the first etching mask film pattern 40a is used. Form. The etching mask film 40 is formed of a chromium-based material containing chromium (Cr). The etching solution for etching the etching mask film 40 is not particularly limited as long as it can selectively etch the etching mask film 40. Specific examples thereof include an etching solution containing dimerium ammonium nitrate and perchloric acid.
Then, as shown in FIG. 2B, the first resist film pattern 50 is peeled off using a resist stripping solution or by ashing. In some cases, the next phase shift film pattern forming step may be performed without peeling off the first resist film pattern 50.

3.位相シフト膜パターン形成工程
第1の位相シフト膜パターン形成工程では、第1のエッチングマスク膜パターン40aをマスクにして位相シフト膜30をエッチングして、図2(c)に示されるように、位相シフト膜パターン30aを形成する。位相シフト膜パターン30aとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。位相シフト膜30をエッチングするエッチング液は、位相シフト膜30を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、フッ化アンモニウムとリン酸と過酸化水素とを含むエッチング液、フッ化水素アンモニウムと塩化水素とを含むエッチング液が挙げられる。
3. 3. Phase shift film pattern forming step In the first phase shift film pattern forming step, the phase shift film 30 is etched using the first etching mask film pattern 40a as a mask, and the phase is as shown in FIG. 2 (c). A shift film pattern 30a is formed. Examples of the phase shift film pattern 30a include a line-and-space pattern and a hole pattern. The etching solution for etching the phase shift film 30 is not particularly limited as long as it can selectively etch the phase shift film 30. For example, an etching solution containing ammonium fluoride, phosphoric acid and hydrogen peroxide, and an etching solution containing ammonium hydrogen fluoride and hydrogen chloride can be mentioned.

4.第2のレジスト膜パターン形成工程
第2のレジスト膜パターン形成工程では、先ず、第1のエッチングマスク膜パターン40aを覆うレジスト膜を形成する。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。例えば、後述する350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所望のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンは、位相シフト膜30にパターンが形成されている領域の外周領域を遮光する遮光帯パターン、及び位相シフト膜パターンの中央部を遮光する遮光帯パターンである。なお、レジスト膜に描画するパターンは、露光光に対する位相シフト膜30の透過率によっては、位相シフト膜パターン30aの中央部を遮光する遮光帯パターンがないパターンの場合もある。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、図2(d)に示されるように、第1のエッチングマスク膜パターン40a上に第2のレジスト膜パターン60を形成する。
4. Second resist film pattern forming step In the second resist film pattern forming step, first, a resist film covering the first etching mask film pattern 40a is formed. The resist film material used is not particularly limited. For example, it may be sensitive to laser light having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm described later. Further, the resist film may be either a positive type or a negative type.
Then, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a light-shielding band pattern that shields the outer peripheral region of the region where the pattern is formed on the phase shift film 30 from light, and a light-shielding band pattern that shields the central portion of the phase shift film pattern from light. The pattern drawn on the resist film may not have a light-shielding band pattern that shields the central portion of the phase-shift film pattern 30a from light depending on the transmittance of the phase-shift film 30 with respect to the exposure light.
Then, the resist film is developed with a predetermined developer to form a second resist film pattern 60 on the first etching mask film pattern 40a as shown in FIG. 2 (d).

5.第2のエッチングマスク膜パターン形成工程
第2のエッチングマスク膜パターン形成工程では、第2のレジスト膜パターン60をマスクにして第1のエッチングマスク膜パターン40aをエッチングして、図2(e)に示されるように、第2のエッチングマスク膜パターン40bを形成する。第1のエッチングマスク膜パターン40aは、クロム(Cr)を含むクロム系材料から形成される。第1のエッチングマスク膜パターン40aをエッチングするエッチング液は、第1のエッチングマスク膜パターン40aを選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、又は、アッシングによって、第2のレジスト膜パターン60を剥離する。
このようにして、位相シフトマスク100が得られる。
なお、上記説明ではエッチングマスク膜40が、露光光の透過を遮る機能を有する場合について説明したが、エッチングマスク膜40が単に、位相シフト膜30をエッチングする際のハードマスクの機能のみを有する場合においては、上記説明において、第2のレジスト膜パターン形成工程と、第2のエッチングマスク膜パターン形成工程は行われず、位相シフト膜パターン形成工程の後、第1のエッチングマスク膜パターンを剥離して、位相シフトマスク100を作製する。
5. Second Etching Mask Film Pattern Forming Step In the second etching mask film pattern forming step, the first etching mask film pattern 40a is etched using the second resist film pattern 60 as a mask, and FIG. 2 (e) shows. As shown, a second etching mask film pattern 40b is formed. The first etching mask film pattern 40a is formed of a chromium-based material containing chromium (Cr). The etching solution for etching the first etching mask film pattern 40a is not particularly limited as long as it can selectively etch the first etching mask film pattern 40a. For example, an etching solution containing dimerium ammonium nitrate and perchloric acid can be mentioned.
Then, the second resist film pattern 60 is peeled off using a resist stripping solution or by ashing.
In this way, the phase shift mask 100 is obtained.
In the above description, the case where the etching mask film 40 has a function of blocking the transmission of exposure light has been described, but the case where the etching mask film 40 has only the function of a hard mask when etching the phase shift film 30. In the above description, the second resist film pattern forming step and the second etching mask film pattern forming step are not performed, and after the phase shift film pattern forming step, the first etching mask film pattern is peeled off. , A phase shift mask 100 is manufactured.

この実施の形態2の位相シフトマスクの製造方法によれば、実施の形態1の位相シフトマスクブランクを用いるため、断面形状が良好であり、CDバラツキが小さい位相シフト膜パターンを形成することができる。従って、高精細な位相シフト膜パターンを精度よく転写することができる位相シフトマスクを製造することができる。このように製造された位相シフトマスクは、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。 According to the method for manufacturing a phase shift mask according to the second embodiment, since the phase shift mask blank according to the first embodiment is used, it is possible to form a phase shift film pattern having a good cross-sectional shape and small CD variation. .. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask capable of accurately transferring a high-definition phase shift film pattern. The phase shift mask manufactured in this way can cope with the miniaturization of line-and-space patterns and contact holes.

実施の形態3.
実施の形態3では、表示装置の製造方法について説明する。表示装置は、上述した位相シフトマスクブランク10を用いて製造された位相シフトマスク100を用い、または上述した位相シフトマスク100の製造方法によって製造された位相シフトマスク100を用いる工程(マスク載置工程)と、表示装置上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程(パターン転写工程)とを行うことによって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
Embodiment 3.
In the third embodiment, a method of manufacturing a display device will be described. The display device uses a phase shift mask 100 manufactured by using the phase shift mask blank 10 described above, or a step of using the phase shift mask 100 manufactured by the method of manufacturing the phase shift mask 100 described above (mask mounting step). ) And the step of exposing and transferring the transfer pattern to the resist film on the display device (pattern transfer step).
Hereinafter, each step will be described in detail.

1.載置工程
載置工程では、実施の形態2で製造された位相シフトマスクを露光装置のマスクステージに載置する。ここで、位相シフトマスクは、露光装置の投影光学系を介して表示装置基板上に形成されたレジスト膜に対向するように配置される。
1. 1. Mounting step In the mounting step, the phase shift mask manufactured in the second embodiment is mounted on the mask stage of the exposure apparatus. Here, the phase shift mask is arranged so as to face the resist film formed on the display device substrate via the projection optical system of the exposure device.

2.パターン転写工程
パターン転写工程では、位相シフトマスク100に露光光を照射して、表示装置基板上に形成されたレジスト膜に位相シフト膜パターンを転写する。露光光は、365nm~436nmの波長域から選択される複数の波長の光を含む複合光や、365nm~436nmの波長域からある波長域をフィルターなどでカットし選択された単色光である。例えば、露光光は、i線、h線およびg線を含む複合光や、i線の単色光である。露光光として複合光を用いると、露光光強度を高くしてスループットを上げることができるため、表示装置の製造コストを下げることができる。
2. 2. Pattern transfer step In the pattern transfer step, the phase shift mask 100 is irradiated with exposure light to transfer the phase shift film pattern to the resist film formed on the display device substrate. The exposure light is a composite light containing light having a plurality of wavelengths selected from the wavelength range of 365 nm to 436 nm, or monochromatic light selected by cutting a certain wavelength range from the wavelength range of 365 nm to 436 nm with a filter or the like. For example, the exposure light is a composite light including i-line, h-line and g-line, or i-line monochromatic light. When composite light is used as the exposure light, the exposure light intensity can be increased and the throughput can be increased, so that the manufacturing cost of the display device can be reduced.

この実施の形態3の表示装置の製造方法によれば、CDエラーを抑制でき、高解像度、微細なラインアンドスペースパターンやコンタクトホールを有する、高精細の表示装置を製造することができる。 According to the method for manufacturing a display device according to the third embodiment, it is possible to manufacture a high-definition display device having high resolution, fine line-and-space patterns and contact holes, capable of suppressing CD errors.

実施例1.
A.位相シフトマスクブランクおよびその製造方法
実施例1の位相シフトマスクブランクを製造するため、先ず、透明基板20として、1214サイズ(1220mm×1400mm)の合成石英ガラス基板を準備した。
Example 1.
A. Phase shift mask blank and its manufacturing method In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 1, first, a synthetic quartz glass substrate of 1214 size (1220 mm × 1400 mm) was prepared as the transparent substrate 20.

その後、合成石英ガラス基板を、主表面を下側に向けてトレイ(図示せず)に搭載し、インライン型スパッタリング装置のチャンバー内に搬入した。
透明基板20の主表面上に位相シフト膜30を形成するため、まず、第1チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスと、二酸化炭素ガス(CO)、窒素(N)ガスとの混合ガス(Ar:20sccm、CO:10sccm、N:20sccm)を導入し、モリブデンとケイ素を含む第1スパッタターゲット(モリブデン:ケイ素=1:4)に6.0kWのスパッタパワーを印加して、反応性スパッタリングにより、透明基板20の主表面上にモリブデンとケイ素と酸素と窒素と炭素を含有するモリブデンシリサイドの酸化窒化炭化物を堆積させた。そして、膜厚202nmの位相シフト膜30を成膜した。また、透明基板20に位相シフト膜30を形成した後、チャンバーから取り出して、位相シフト膜30の表面を、アルカリ系水溶液で位相シフト膜30の表面処理を行った。なお、表面処理条件は、アルカリ濃度0.7%、温度30度、表面処理時間1200秒とした。
Then, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with the main surface facing downward, and carried into the chamber of the in-line sputtering apparatus.
In order to form the phase shift film 30 on the main surface of the transparent substrate 20, first, with the inside of the first chamber kept at a predetermined degree of vacuum, argon (Ar) gas, carbon dioxide gas (CO 2 ), and nitrogen ( N 2 ) A mixed gas with gas (Ar: 20 sccm, CO 2 : 10 sccm, N 2 : 20 sccm) was introduced, and 6.0 kW was introduced into the first sputter target containing molybdenum and silicon (molybdenum: silicon = 1: 4). Sputter power was applied and a carbide carbide of molybdenum silicide containing molybdenum, silicon, oxygen, nitrogen and carbon was deposited on the main surface of the transparent substrate 20 by reactive sputtering. Then, a phase shift film 30 having a film thickness of 202 nm was formed. Further, after forming the phase shift film 30 on the transparent substrate 20, the phase shift film 30 was taken out from the chamber, and the surface of the phase shift film 30 was surface-treated with an alkaline aqueous solution. The surface treatment conditions were an alkali concentration of 0.7%, a temperature of 30 degrees, and a surface treatment time of 1200 seconds.

次に、表面処理後の位相シフト膜30付きの透明基板20を第2チャンバー内に搬入し、第2チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスと窒素(N)ガスとの混合ガス(Ar: 65sccm、N:15sccm)を導入した。そして、クロムからなる第2スパッタターゲットに1.5kWのスパッタパワーを印加して、反応性スパッタリングにより、位相シフト膜30上にクロムと窒素を含有するクロム窒化物(CrN)を形成した(膜厚15nm)。次に、第3チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスとメタン(CH:4.9%)ガスの混合ガス(30sccm)を導入し、クロムからなる第3スパッタターゲットに8.5kWのスパッタパワーを印加して、反応性スパッタリングによりCrN上にクロムと炭素を含有するクロム炭化物(CrC)を形成した(膜厚60nm)。最後に、第4チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスとメタン(CH:5.5%)ガスの混合ガスと窒素(N)ガスと酸素(O)ガスとの混合ガス(Ar+CH:30sccm、N:8sccm、O:3sccm)を導入し、クロムからなる第4スパッタターゲットに2.0kWのスパッタパワーを印加して、反応性スパッタリングによりCrC上にクロムと炭素と酸素と窒素を含有するクロム炭化酸化窒化物(CrCON)を形成した(膜厚30nm)。以上のように、位相シフト膜30上に、CrN層とCrC層とCrCON層の積層構造のエッチングマスク膜40を形成した。
このようにして、透明基板20上に、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが形成された位相シフトマスクブランク10を得た。
Next, the transparent substrate 20 with the phase shift film 30 after the surface treatment is carried into the second chamber, and the inside of the second chamber is kept at a predetermined degree of vacuum, and argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) are brought into the second chamber. A mixed gas with gas (Ar: 65 sccm, N 2 : 15 sccm) was introduced. Then, 1.5 kW of sputtering power was applied to the second sputtering target made of chromium, and chromium nitride (CrN) containing chromium and nitrogen was formed on the phase shift film 30 by reactive sputtering (thickness). 15 nm). Next, with the inside of the third chamber kept at a predetermined degree of vacuum, a mixed gas (30 sccm) of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 4.9%) gas was introduced, and the third sputtering composed of chromium was introduced. A sputtering power of 8.5 kW was applied to the target, and a chromium carbide (CrC) containing chromium and carbon was formed on CrN by reactive sputtering (thickness: 60 nm). Finally, with the inside of the fourth chamber kept at a predetermined degree of vacuum, a mixed gas of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 5.5%) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and oxygen (O 2 ). A mixed gas with gas (Ar + CH 4 : 30 sccm, N 2 : 8 sccm, O 2 : 3 sccm) was introduced, and 2.0 kW of sputter power was applied to the fourth sputter target made of chromium, and the sputter power was applied to CrC by reactive sputtering. Chromium carbide nitride (CrCON) containing chromium, carbon, oxygen and nitrogen was formed in (thickness: 30 nm). As described above, the etching mask film 40 having a laminated structure of the CrN layer, the CrC layer, and the CrCON layer was formed on the phase shift film 30.
In this way, a phase shift mask blank 10 in which the phase shift film 30 and the etching mask film 40 were formed on the transparent substrate 20 was obtained.

得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30(位相シフト膜30の表面をアルカリ系水溶液で表面処理した位相シフト膜30)について、レーザーテック社製のMPM-100により透過率、位相差を測定した。位相シフト膜30の透過率、位相差の測定には、同一のトレイにセットして作製された、合成石英ガラス基板の主表面上に位相シフト膜30が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いた。位相シフト膜30の透過率、位相差は、エッチングマスク膜40を形成する前に位相シフト膜付き基板(ダミー基板)をチャンバーから取り出し、測定した。その結果、透過率は22.1%(波長:365nm)位相差は161度(波長:365nm)であった。なお、アルカリ系水溶液により表面処理した位相シフト膜30の膜厚は、成膜直後の膜厚から減少して183nmであった。
また、位相シフト膜30につき、UltraFLAT 200M(Corning TROPEL社製)を用いて平坦度変化を測定し、膜応力を算出したところ、0.46GPaであった。この位相シフト膜30は、位相シフトマスクの洗浄で使用される薬液(硫酸過水、アンモニア過水、オゾン水)に対する、透過率変化量、位相差変化量ともに小さく、高い耐薬性、耐洗浄性を有していた。
For the phase shift film 30 (phase shift film 30 whose surface of the phase shift film 30 is surface-treated with an alkaline aqueous solution) of the obtained phase shift mask blank 10, the transmission rate and phase difference are measured by MPM-100 manufactured by Lasertec. bottom. For the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film 30, a substrate with a phase shift film 30 is formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate, which is manufactured by setting them on the same tray (a substrate with a phase shift film). Dummy substrate) was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film 30 were measured by taking out the substrate with the phase shift film (dummy substrate) from the chamber before forming the etching mask film 40. As a result, the transmittance was 22.1% (wavelength: 365 nm) and the phase difference was 161 degrees (wavelength: 365 nm). The film thickness of the phase shift film 30 surface-treated with the alkaline aqueous solution decreased from the film thickness immediately after the film formation to 183 nm.
Further, the flatness change of the phase shift film 30 was measured using UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TOPEL), and the film stress was calculated to be 0.46 GPa. The phase shift film 30 has a small amount of change in transmittance and a small amount of change in phase difference with respect to the chemicals (sulfuric acid hydrogen peroxide, ammonia hydrogen peroxide, ozone water) used for cleaning the phase shift mask, and has high chemical resistance and cleaning resistance. Had.

また、得られた位相シフトマスクブランクについて、島津製作所社製の分光光度計SolidSpec-3700により、膜面反射率、光学濃度を測定した。位相シフトマスクブランク(エッチングマスク膜40)の膜面反射率は8.3%(波長:436nm)、光学濃度ODは4.0(波長:436nm)であった。このエッチングマスク膜は、膜表面での反射率が低い遮光膜として機能することが分かった。 Further, the film surface reflectance and the optical density of the obtained phase shift mask blank were measured with a spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank (etching mask film 40) was 8.3% (wavelength: 436 nm), and the optical density OD was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this etching mask film functions as a light-shielding film having a low reflectance on the film surface.

また、得られた位相シフトマスクブランク10について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。図3は実施例1の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向の組成分析結果を示す。図3は、位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜30側のエッチングマスク膜40と、位相シフト膜30の組成分析結果を示している。図3の横軸はエッチングマスク膜40の最表面を基準とした位相シフトマスクブランク10のSiO換算の深さ(nm)を示し、縦軸は含有率(原子%)を示している。図3において、各曲線は、ケイ素(Si)、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)の含有率変化をそれぞれ示している。 Further, the obtained phase shift mask blank 10 was subjected to composition analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). FIG. 3 shows the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank of Example 1. FIG. 3 shows the composition analysis results of the etching mask film 40 on the phase shift film 30 side and the phase shift film 30 in the phase shift mask blank. The horizontal axis of FIG. 3 shows the depth (nm) of the phase shift mask blank 10 in terms of SiO 2 with respect to the outermost surface of the etching mask film 40, and the vertical axis shows the content rate (atomic%). In FIG. 3, each curve shows changes in the content of silicon (Si), nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), chromium (Cr), and molybdenum (Mo), respectively.

図3に示されるように、位相シフトマスクブランク10に対するXPSによる深さ方向の組成分析結果において、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40の界面(位相シフト膜30からエッチングマスク膜40に向かって遷移金属の割合が減少し、初めて遷移金属の含有率が0原子%となる位置)と、エッチングマスク膜40から位相シフト膜30に向かってクロムの割合が減少し、初めてクロムの含有率が0原子%となる位置までの領域である組成傾斜領域では、位相シフト膜30に起因する酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に単調増加していた。
また、図7は、実施例1と比較例1の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向のO/Siの比(ケイ素に対する酸素の含有比率)を示す図である。図7に示されるように、実施例1の位相シフトマスクブランクは、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率の最大値が2.0であり、3.0以下であった。この界面は、位相シフトマスクブランク10をエッチングマスク膜40側からX線光電子分光法により組成分析を行ったときに、位相シフト膜30からエッチングマスク膜40に向かって遷移金属(この場合はモリブデン)の割合が減少し、初めて遷移金属の含有率が0原子%となる位置とする。
As shown in FIG. 3, in the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank 10, the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 (transition from the phase shift film 30 toward the etching mask film 40). The ratio of chromium decreases from the etching mask film 40 toward the phase shift film 30 at the position where the content of transition metal becomes 0 atom% for the first time when the ratio of metal decreases), and the content of chromium becomes 0 atom for the first time. In the composition gradient region, which is a region up to the% position, the proportion of oxygen caused by the phase shift film 30 gradually and / or continuously increases monotonically toward the depth direction.
Further, FIG. 7 is a diagram showing the ratio of O / Si (oxygen content ratio to silicon) in the depth direction by XPS to the phase shift mask blanks of Example 1 and Comparative Example 1. As shown in FIG. 7, the phase shift mask blank of Example 1 has a maximum value of the oxygen content ratio to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40. It was 0 and was 3.0 or less. This interface is a transition metal (molybdenum in this case) from the phase shift film 30 toward the etching mask film 40 when the composition analysis of the phase shift mask blank 10 is performed from the etching mask film 40 side by X-ray photoelectron spectroscopy. The position is set so that the content of the transition metal becomes 0 atomic% for the first time when the ratio of

エッチングマスク膜40に起因するクロム(Cr)が消失してから透明基板20に起因する酸素(O)ピークが出現するまで(位相シフト膜30に起因するモリブデン(Mo)が急激に減少する前まで)の位相シフト膜30の組成均一領域では、モリブデン(Mo)の含有率が平均12原子%、ケイ素(Si)の含有率が平均23原子%、窒素(N)の含有率が平均13原子%、酸素(O)の含有率が平均40原子%、炭素(C)の含有率が平均12原子%であり、それぞれの含有率の変動が、3原子%以下であった。 From the disappearance of chromium (Cr) caused by the etching mask film 40 to the appearance of the oxygen (O) peak caused by the transparent substrate 20 (before the molybdenum (Mo) caused by the phase shift film 30 sharply decreases). In the uniform composition region of the phase shift film 30 of), the molybdenum (Mo) content is 12 atomic% on average, the silicon (Si) content is 23 atomic% on average, and the nitrogen (N) content is 13 atomic% on average. The content of oxygen (O) was 40 atomic% on average, the content of carbon (C) was 12 atomic% on average, and the fluctuation of each content was 3 atomic% or less.

B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述のようにして製造された位相シフトマスクブランク10を用いて位相シフトマスク100を製造するため、先ず、位相シフトマスクブランク10のエッチングマスク膜40上に、レジスト塗布装置を用いてフォトレジスト膜を塗布した。
その後、加熱・冷却工程を経て、膜厚520nmのフォトレジスト膜を形成した。
その後、レーザー描画装置を用いてフォトレジスト膜を描画し、現像・リンス工程を経て、エッチングマスク膜上に、ラインパターンの幅が1.8μmおよびスペースパターンの幅が1.8μmのラインアンドスペースパターンのレジスト膜パターンを形成した。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In order to manufacture the phase shift mask 100 using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above, first, a resist coating device is applied on the etching mask film 40 of the phase shift mask blank 10. A photoresist film was applied using.
Then, through the heating and cooling steps, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed.
After that, a photoresist film is drawn using a laser drawing device, and after undergoing development and rinsing steps, a line-and-space pattern having a line pattern width of 1.8 μm and a space pattern width of 1.8 μm is placed on the etching mask film. The resist film pattern of was formed.

その後、レジスト膜パターンをマスクにして、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むクロムエッチング液によりエッチングマスク膜をウェットエッチングして、第1のエッチングマスク膜パターン40aを形成した。 Then, using the resist film pattern as a mask, the etching mask film was wet-etched with a chromium etching solution containing dicerium ammonium nitrate and perchloric acid to form the first etching mask film pattern 40a.

その後、第1のエッチングマスク膜パターン40aをマスクにして、フッ化水素アンモニウムと過酸化水素との混合溶液を純水で希釈したモリブデンシリサイドエッチング液により位相シフト膜30をウェットエッチングして、位相シフト膜パターン30aを形成した。
その後、レジスト膜パターンを剥離した。
Then, using the first etching mask film pattern 40a as a mask, the phase shift film 30 is wet-etched with a molybdenum silicide etching solution obtained by diluting a mixed solution of ammonium hydrogen fluoride and hydrogen peroxide with pure water to shift the phase. A film pattern 30a was formed.
Then, the resist film pattern was peeled off.

その後、レジスト塗布装置を用いて、第1のエッチングマスク膜パターン40aを覆うように、フォトレジスト膜を塗布した。
その後、加熱・冷却工程を経て、膜厚520nmのフォトレジスト膜を形成した。
その後、レーザー描画装置を用いてフォトレジスト膜を描画し、現像・リンス工程を経て、第1のエッチングマスク膜パターン40a上に、遮光帯を形成するための第2のレジスト膜パターン60を形成した。
Then, using a resist coating apparatus, a photoresist film was applied so as to cover the first etching mask film pattern 40a.
Then, through the heating and cooling steps, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed.
After that, a photoresist film was drawn using a laser drawing apparatus, and a second resist film pattern 60 for forming a light-shielding band was formed on the first etching mask film pattern 40a through development and rinsing steps. ..

その後、第2のレジスト膜パターン60をマスクにして、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むクロムエッチング液により、転写パターン形成領域に形成された第1のエッチングマスク膜パターン40aをウェットエッチングした。
その後、第2のレジスト膜パターン60を剥離した。
Then, using the second resist film pattern 60 as a mask, the first etching mask film pattern 40a formed in the transfer pattern forming region is wet-etched with a chromium etching solution containing dicerium nitrate ammonium nitrate and perchloric acid. bottom.
Then, the second resist film pattern 60 was peeled off.

このようにして、透明基板20上に、転写パターン形成領域に位相シフト膜パターン30aと、位相シフト膜パターン30aとエッチングマスク膜パターン40bの積層構造からなる遮光帯が形成された位相シフトマスク100を得た。 In this way, the phase shift mask 100 is formed on the transparent substrate 20 with a phase shift film pattern 30a in the transfer pattern forming region and a light-shielding band having a laminated structure of the phase shift film pattern 30a and the etching mask film pattern 40b. Obtained.

得られた位相シフトマスクの断面を走査型電子顕微鏡により観察した。以下の実施例1および比較例1において、位相シフトマスクの断面の観察には、走査型電子顕微鏡を用いた。図4は実施例1の位相シフトマスクの断面写真である。 The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. In the following Example 1 and Comparative Example 1, a scanning electron microscope was used for observing the cross section of the phase shift mask. FIG. 4 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of the first embodiment.

図4に示されるように、実施例1の位相シフトマスクに形成された位相シフト膜パターンは、位相シフト効果を十分に発揮できる垂直に近い断面形状を有していた。また、位相シフト膜パターンには、エッチングマスク膜パターンとの界面と、基板との界面とのいずれにも浸み込みは見られなかった。また、裾幅が小さく、CDバラツキの小さい位相シフト膜パターンを有していた。詳細には、位相シフト膜パターンの断面は、位相シフト膜パターンの上面、下面および側面から構成される。この位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、53度であった。そのため、300nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線を含む複合光の露光光において、優れた位相シフト効果を有する位相シフトマスクが得られた。
加えて、実施例1の位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、53度であり、オーバーエッチングにより断面制御を行うことが可能とされる下限の45度を上回るものであった。したがって、実施例1の位相シフト膜パターンを形成するに際し、オーバーエッチングを行うことにより、さらに断面形状を垂直化することが可能である。
As shown in FIG. 4, the phase shift film pattern formed on the phase shift mask of Example 1 had a cross-sectional shape close to vertical that could sufficiently exert the phase shift effect. Further, in the phase shift film pattern, no penetration was observed at either the interface with the etching mask film pattern and the interface with the substrate. In addition, it had a phase shift film pattern with a small hem width and small CD variation. Specifically, the cross section of the phase shift film pattern is composed of the upper surface, the lower surface and the side surface of the phase shift film pattern. In the cross section of this phase shift film pattern, the angle formed by the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 53 degrees. Therefore, a phase shift mask having an excellent phase shift effect in an exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, a composite light including i-line, h-line and g-line. Obtained.
In addition, in the cross section of the phase shift film pattern of Example 1, the angle between the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 53 degrees, and the angle is 53 degrees. It exceeded the lower limit of 45 degrees, which allows cross-section control. Therefore, when the phase shift film pattern of Example 1 is formed, it is possible to further verticalize the cross-sectional shape by performing overetching.

位相シフトマスクの位相シフト膜パターンのCDばらつきを、セイコーインスツルメンツナノテクノロジー社製SIR8000により測定した。CDばらつきの測定は、基板の周縁領域を除外した1100mm×1300mmの領域について、11×11の地点で測定した。CDばらつきは、目標とするラインアンドスペースパターン(ラインパターンの幅:1.8μm、スペースパターンの幅:1.8μm)からのずれ幅である。実施例1および比較例1において、CDばらつきの測定には、同じ装置を用いた。
CDばらつきは0.096μmと良好であった。
このため、実施例1の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを高精度に転写することができるといえる。
The CD variation of the phase shift film pattern of the phase shift mask was measured by SIR8000 manufactured by Seiko Instruments Nanotechnology. The CD variation was measured at 11 × 11 points in a region of 1100 mm × 1300 mm excluding the peripheral region of the substrate. The CD variation is the deviation width from the target line-and-space pattern (line pattern width: 1.8 μm, space pattern width: 1.8 μm). In Example 1 and Comparative Example 1, the same device was used for measuring the CD variation.
The CD variation was as good as 0.096 μm.
Therefore, when the phase shift mask of Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the display apparatus, it can be said that a fine pattern of less than 2.0 μm can be transferred with high accuracy. ..

実施例2.
A.位相シフトマスクブランクおよびその製造方法
実施例2の位相シフトマスクブランクを製造するため、実施例1と同様に、透明基板20として、1214サイズ(1220mm×1400mm)の合成石英ガラス基板を準備した。
Example 2.
A. Phase shift mask blank and its manufacturing method In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 2, a synthetic quartz glass substrate of 1214 size (1220 mm × 1400 mm) was prepared as the transparent substrate 20 in the same manner as in Example 1.

透明基板20の主表面上に位相シフト膜30を形成するため、先ず、インライン型スパッタリング装置の第1チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスと、ヘリウム(He)ガスと、窒素(N)ガスとの混合ガス(Ar:18sccm、He:50sccm、N:13sccm)を導入し、モリブデンとケイ素を含む第1スパッタターゲット(モリブデン:ケイ素=1:9)に7.6kWのスパッタパワーを印加して、反応性スパッタリングにより、透明基板20の主表面上にモリブデンとケイ素と酸素と窒素を含有するモリブデンシリサイドの酸化窒化物を堆積させた。そして、膜厚150nmの位相シフト膜30を成膜した。 In order to form the phase shift film 30 on the main surface of the transparent substrate 20, first, with a predetermined degree of vacuum in the first chamber of the in-line sputtering apparatus, argon (Ar) gas and helium (He) gas are used. And a mixed gas of nitrogen (N 2 ) gas (Ar: 18 sccm, He: 50 sccm, N 2 : 13 sccm) was introduced, and 7 was introduced into the first sputter target (molybdenum: silicon = 1: 9) containing molybdenum and silicon. A sputter power of .6 kW was applied, and an oxide nitride of molybdenum silicide containing molybdenum, silicon, oxygen and nitrogen was deposited on the main surface of the transparent substrate 20 by reactive sputtering. Then, a phase shift film 30 having a film thickness of 150 nm was formed.

次に、透明基板20に位相シフト膜30を形成した後、表面処理せずに、実施例1と同様に、位相シフト膜30上に、CrN層とCrC層とCrCON層の積層構造のエッチングマスク膜40を形成した。
このようにして、透明基板20上に、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが形成された位相シフトマスクブランク10を得た。
Next, after forming the phase shift film 30 on the transparent substrate 20, an etching mask having a laminated structure of a CrN layer, a CrC layer, and a CrCON layer on the phase shift film 30 without surface treatment is performed. The film 40 was formed.
In this way, a phase shift mask blank 10 in which the phase shift film 30 and the etching mask film 40 were formed on the transparent substrate 20 was obtained.

得られた位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、レーザーテック社製のMPM-100により透過率、位相差を測定した。位相シフト膜の透過率、位相差の測定には、同一のトレイにセットして作製された、合成石英ガラス基板の主表面上に位相シフト膜30が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いた。位相シフト膜の透過率、位相差は、エッチングマスク膜を形成する前に位相シフト膜付き基板(ダミー基板)をチャンバーから取り出し、測定した。その結果、透過率は27.0%(波長:405nm)、位相差は178度(波長:405nm)であった。
また、位相シフト膜につき、UltraFLAT 200M(Corning TROPEL社製)を用いて平坦度変化を測定し、膜応力を算出したところ、0.21GPaであった。この位相シフト膜30は、位相シフトマスクの洗浄で使用される薬液(硫酸過水、アンモニア過水、オゾン水)に対する、透過率変化量、位相差変化量ともに小さく、高い耐薬性、耐洗浄性を有していた。
The transmittance and phase difference of the obtained phase shift mask blank phase shift film were measured by MPM-100 manufactured by Lasertec. For the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate with a phase shift film (dummy) in which the phase shift film 30 is formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate, which is manufactured by setting them on the same tray. Substrate) was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film were measured by taking out the substrate with the phase shift film (dummy substrate) from the chamber before forming the etching mask film. As a result, the transmittance was 27.0% (wavelength: 405 nm), and the phase difference was 178 degrees (wavelength: 405 nm).
Further, the flatness change of the phase shift film was measured using UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TOPEL), and the film stress was calculated to be 0.21 GPa. The phase shift film 30 has a small amount of change in transmittance and a small amount of change in phase difference with respect to the chemicals (sulfuric acid hydrogen peroxide, ammonia hydrogen peroxide, ozone water) used for cleaning the phase shift mask, and has high chemical resistance and cleaning resistance. Had.

また、得られた位相シフトマスクブランクについて、島津製作所社製の分光光度計SolidSpec-3700により、膜面反射率、光学濃度を測定した。位相シフトマスクブランク(エッチングマスク膜40)の膜面反射率は8.3%(波長:436nm)、光学濃度ODは4.0(波長:436nm)であった。このエッチングマスク膜は、膜表面での反射率が低い遮光膜として機能することが分かった。 Further, the film surface reflectance and the optical density of the obtained phase shift mask blank were measured with a spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank (etching mask film 40) was 8.3% (wavelength: 436 nm), and the optical density OD was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this etching mask film functions as a light-shielding film having a low reflectance on the film surface.

また、得られた位相シフトマスクブランク10について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。図8は実施例2の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向の組成分析結果を示す。図8は、位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜30側のエッチングマスク膜40と、位相シフト膜30の組成分析結果を示している。図8の横軸はエッチングマスク膜40の最表面を基準とした位相シフトマスクブランク10のSiO換算の深さ(nm)を示し、縦軸は含有率(原子%)を示している。図8において、各曲線は、ケイ素(Si)、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)の含有率変化をそれぞれ示している。 Further, the obtained phase shift mask blank 10 was subjected to composition analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). FIG. 8 shows the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank of Example 2. FIG. 8 shows the composition analysis results of the etching mask film 40 on the phase shift film 30 side and the phase shift film 30 in the phase shift mask blank. The horizontal axis of FIG. 8 shows the depth (nm) of the phase shift mask blank 10 in terms of SiO 2 with respect to the outermost surface of the etching mask film 40, and the vertical axis shows the content rate (atomic%). In FIG. 8, each curve shows the change in the content of silicon (Si), nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), chromium (Cr), and molybdenum (Mo), respectively.

図8に示されるように、位相シフトマスクブランク10に対するXPSによる深さ方向の組成分析結果において、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40の界面(位相シフト膜30からエッチングマスク膜40に向かって遷移金属の割合が減少し、初めて遷移金属の含有率が0原子%となる位置)と、エッチングマスク膜40から位相シフト膜30に向かってクロムの割合が減少し、初めてクロムの含有率が0原子%となる位置までの領域である組成傾斜領域では、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から酸素の割合が、深さ方向に向かって増加し、その後、減少していた。
また、図10は、実施例2と実施例3の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向のO/Siの比(ケイ素に対する酸素の含有比率)を示す図である。図10に示されるように、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率の最大値が2.0であり、3.0以下であった。
As shown in FIG. 8, in the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank 10, the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 (transition from the phase shift film 30 toward the etching mask film 40). The ratio of the metal decreases and the content of the transition metal becomes 0 atomic% for the first time), and the ratio of chromium decreases from the etching mask film 40 toward the phase shift film 30, and the content of chromium becomes 0 atom for the first time. In the composition gradient region, which is a region up to the% position, the proportion of oxygen from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 increased in the depth direction and then decreased.
Further, FIG. 10 is a diagram showing the ratio of O / Si (oxygen content ratio to silicon) in the depth direction by XPS to the phase shift mask blanks of Examples 2 and 3. As shown in FIG. 10, the maximum value of the oxygen content ratio to silicon over the region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 is 2.0, which is 3.0 or less. rice field.

エッチングマスク膜40に起因するクロム(Cr)が消失してから透明基板20に起因する酸素(O)ピークが出現するまで(位相シフト膜30に起因するモリブデン(Mo)が急激に減少する前まで)の位相シフト膜30の組成均一領域では、モリブデン(Mo)の含有率が平均8原子%、ケイ素(Si)の含有率が平均40原子%、窒素(N)の含有率が平均46原子%、酸素(O)の含有率が平均6原子%であった。位相シフト膜30において、モリブデン(Mo)の含有率の変動が最も小さく、2原子%以下、次いで、ケイ素(Si)の含有率の変動が3原子%以下、窒素(N)の含有率の変動が4原子%以下、酸素(O)の含有率の変動が5原子%以下であった。 From the disappearance of chromium (Cr) caused by the etching mask film 40 to the appearance of the oxygen (O) peak caused by the transparent substrate 20 (before the molybdenum (Mo) caused by the phase shift film 30 sharply decreases). In the uniform composition region of the phase shift film 30 of), the molybdenum (Mo) content is 8 atomic% on average, the silicon (Si) content is 40 atomic% on average, and the nitrogen (N) content is 46 atomic% on average. , The content of oxygen (O) was 6 atomic% on average. In the phase shift film 30, the fluctuation of the molybdenum (Mo) content is the smallest, 2 atomic% or less, then the fluctuation of the silicon (Si) content is 3 atomic% or less, and the fluctuation of the nitrogen (N) content. Was 4 atomic% or less, and the fluctuation of the oxygen (O) content was 5 atomic% or less.

B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述のようにして製造された位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同じ方法により、位相シフトマスクを製造した。
得られた位相シフトマスクの断面を走査型電子顕微鏡により観察した。図9は実施例2の位相シフトマスクの断面写真である。
B. Phase shift mask and its manufacturing method Using the phase shift mask blank manufactured as described above, a phase shift mask was manufactured by the same method as in Example 1.
The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. FIG. 9 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of the second embodiment.

図9に示されるように、実施例2の位相シフトマスクに形成された位相シフト膜パターンは、位相シフト効果を十分に発揮できる垂直に近い断面形状を有していた。また、位相シフト膜パターンには、エッチングマスク膜パターンとの界面と、基板との界面とのいずれにも浸み込みは見られなかった。また、裾幅が小さく、CDバラツキの小さい位相シフト膜パターンを有していた。詳細には、位相シフト膜パターンの断面は、位相シフト膜パターンの上面、下面および側面から構成される。この位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、74度であった。そのため、300nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線を含む複合光の露光光において、優れた位相シフト効果を有する位相シフトマスクが得られた。
また、CDばらつきは0.092μmと良好であった。
加えて、実施例2の位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、74度であり、オーバーエッチングにより断面制御を行うことが可能とされる下限の45度を上回るものであった。したがって、実施例2の位相シフト膜パターンを形成するに際し、オーバーエッチングを行うことにより、さらに断面形状を垂直化することが可能である。
このため、実施例2の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを高精度に転写することができるといえる。
As shown in FIG. 9, the phase shift film pattern formed on the phase shift mask of Example 2 has a cross-sectional shape close to vertical that can sufficiently exert the phase shift effect. Further, in the phase shift film pattern, no penetration was observed at either the interface with the etching mask film pattern and the interface with the substrate. In addition, it had a phase shift film pattern with a small hem width and small CD variation. Specifically, the cross section of the phase shift film pattern is composed of the upper surface, the lower surface and the side surface of the phase shift film pattern. In the cross section of this phase shift film pattern, the angle formed by the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 74 degrees. Therefore, a phase shift mask having an excellent phase shift effect in an exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, a composite light including i-line, h-line and g-line. Obtained.
The CD variation was as good as 0.092 μm.
In addition, in the cross section of the phase shift film pattern of Example 2, the angle between the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 74 degrees, which is due to overetching. It exceeded the lower limit of 45 degrees, which allows cross-section control. Therefore, when the phase shift film pattern of Example 2 is formed, it is possible to further verticalize the cross-sectional shape by performing overetching.
Therefore, when the phase shift mask of Example 2 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the display apparatus, it can be said that a fine pattern of less than 2.0 μm can be transferred with high accuracy. ..

実施例3.
A.位相シフトマスクブランクおよびその製造方法
実施例3の位相シフトマスクブランクを製造するため、実施例1と同様に、透明基板20として、1214サイズ(1220mm×1400mm)の合成石英ガラス基板を準備した。
透明基板20の主表面上に位相シフト膜30を形成するため、先ず、インライン型スパッタリング装置の第1チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスと、ヘリウム(He)ガスと、窒素(N)ガスと、一酸化窒素ガス(NO)との混合ガス(Ar:18sccm、He:50sccm、N:13sccm、NO:4sccm)を導入し、モリブデンとケイ素を含む第1スパッタターゲット(モリブデン:ケイ素=1:9)に7.6kWのスパッタパワーを印加して、反応性スパッタリングにより、透明基板20の主表面上にモリブデンとケイ素と酸素と窒素を含有するモリブデンシリサイドの酸化窒化物を堆積させた。そして、膜厚140nmの位相シフト膜30を成膜した。そして、透明基板20に位相シフト膜30を形成した後、チャンバーから取り出して、実施例1と同じ条件にて、位相シフト膜30の表面を、アルカリ系水溶液で位相シフト膜30の表面処理を行った。
Example 3.
A. Phase shift mask blank and its manufacturing method In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 3, a synthetic quartz glass substrate of 1214 size (1220 mm × 1400 mm) was prepared as the transparent substrate 20 in the same manner as in Example 1.
In order to form the phase shift film 30 on the main surface of the transparent substrate 20, first, with a predetermined degree of vacuum in the first chamber of the in-line type sputtering apparatus, argon (Ar) gas and helium (He) gas are used. A mixed gas (Ar: 18 sccm, He: 50 sccm, N 2 : 13 sccm, NO: 4 sccm) containing nitrogen (N 2 ) gas and nitrogen monoxide gas (NO) was introduced, and the first gas containing molybdenum and silicon was introduced. Oxidation of molybdenum silicide containing molybdenum, silicon, oxygen and nitrogen on the main surface of the transparent substrate 20 by reactive sputtering by applying a sputter power of 7.6 kW to the sputter target (molybdenum: silicon = 1: 9). Nitride was deposited. Then, a phase shift film 30 having a film thickness of 140 nm was formed. Then, after forming the phase shift film 30 on the transparent substrate 20, the phase shift film 30 is taken out from the chamber, and the surface of the phase shift film 30 is surface-treated with an alkaline aqueous solution under the same conditions as in Example 1. rice field.

次に、実施例1と同様に、位相シフト膜30上に、CrN層とCrC層とCrCON層の積層構造のエッチングマスク膜40を形成した。
このようにして、透明基板20上に、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが形成された位相シフトマスクブランク10を得た。
Next, in the same manner as in Example 1, an etching mask film 40 having a laminated structure of a CrN layer, a CrC layer, and a CrCON layer was formed on the phase shift film 30.
In this way, a phase shift mask blank 10 in which the phase shift film 30 and the etching mask film 40 were formed on the transparent substrate 20 was obtained.

得られた位相シフトマスクブランクの位相シフト膜について、レーザーテック社製のMPM-100により透過率、位相差を測定した。位相シフト膜の透過率、位相差の測定には、同一のトレイにセットして作製された、合成石英ガラス基板の主表面上に位相シフト膜30が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いた。位相シフト膜の透過率、位相差は、エッチングマスク膜を形成する前に位相シフト膜付き基板(ダミー基板)をチャンバーから取り出し、測定した。その結果、透過率は33.0%(波長:365nm)、位相差は169度(波長365nm)であった。
また、位相シフト膜につき、UltraFLAT 200M(Corning TROPEL社製)を用いて平坦度変化を測定し、膜応力を算出したところ、0.26GPaであった。この位相シフト膜30は、位相シフトマスクの洗浄で使用される薬液(硫酸過水、アンモニア過水、オゾン水)に対する、透過率変化量、位相差変化量ともに小さく、高い耐薬性、耐洗浄性を有していた。
The transmittance and phase difference of the obtained phase shift mask blank phase shift film were measured by MPM-100 manufactured by Lasertec. For the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate with a phase shift film (dummy) in which the phase shift film 30 is formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate, which is manufactured by setting them on the same tray. Substrate) was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film were measured by taking out the substrate with the phase shift film (dummy substrate) from the chamber before forming the etching mask film. As a result, the transmittance was 33.0% (wavelength: 365 nm) and the phase difference was 169 degrees (wavelength 365 nm).
Further, the flatness change of the phase shift film was measured using UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TOPEL), and the film stress was calculated to be 0.26 GPa. The phase shift film 30 has a small amount of change in transmittance and a small amount of change in phase difference with respect to the chemicals (sulfuric acid hydrogen peroxide, ammonia hydrogen peroxide, ozone water) used for cleaning the phase shift mask, and has high chemical resistance and cleaning resistance. Had.

また、得られた位相シフトマスクブランクについて、島津製作所社製の分光光度計SolidSpec-3700により、膜面反射率、光学濃度を測定した。位相シフトマスクブランク(エッチングマスク膜40)の膜面反射率は8.3%(波長:436nm)、光学濃度ODは4.0(波長:436nm)であった。このエッチングマスク膜は、膜表面での反射率が低い遮光膜として機能することが分かった。
また、得られた位相シフトマスクブランク10について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。図11は実施例3の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向の組成分析結果を示す。図11は、位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜30側のエッチングマスク膜40と、位相シフト膜30の組成分析結果を示している。図11の横軸はエッチングマスク膜40の最表面を基準とした位相シフトマスクブランク10のSiO換算の深さ(nm)を示し、縦軸は含有率(原子%)を示している。図8において、各曲線は、ケイ素(Si)、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)の含有率変化をそれぞれ示している。
Further, the film surface reflectance and the optical density of the obtained phase shift mask blank were measured with a spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank (etching mask film 40) was 8.3% (wavelength: 436 nm), and the optical density OD was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this etching mask film functions as a light-shielding film having a low reflectance on the film surface.
Further, the obtained phase shift mask blank 10 was subjected to composition analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). FIG. 11 shows the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank of Example 3. FIG. 11 shows the composition analysis results of the etching mask film 40 on the phase shift film 30 side and the phase shift film 30 in the phase shift mask blank. The horizontal axis of FIG. 11 shows the depth (nm) of the phase shift mask blank 10 in terms of SiO 2 with respect to the outermost surface of the etching mask film 40, and the vertical axis shows the content rate (atomic%). In FIG. 8, each curve shows the change in the content of silicon (Si), nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), chromium (Cr), and molybdenum (Mo), respectively.

図11に示されるように、位相シフトマスクブランク10に対するXPSによる深さ方向の組成分析結果において、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40の界面(位相シフト膜30からエッチングマスク膜40に向かって遷移金属の割合が減少し、初めて遷移金属の含有率が0原子%となる位置)と、エッチングマスク膜40から位相シフト膜30に向かってクロムの割合が減少し、初めてクロムの含有率が0原子%となる位置までの領域である組成傾斜領域では、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から酸素の割合が、深さ方向に向かって増加し、その後、減少していた。
また、図10に示されるように、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率の最大値が2.4であり、3.0以下であった。
As shown in FIG. 11, in the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank 10, the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 (transition from the phase shift film 30 toward the etching mask film 40). The ratio of the metal decreases and the content of the transition metal becomes 0 atomic% for the first time), and the ratio of chromium decreases from the etching mask film 40 toward the phase shift film 30, and the content of chromium becomes 0 atom for the first time. In the composition gradient region, which is a region up to the% position, the proportion of oxygen from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 increased in the depth direction and then decreased.
Further, as shown in FIG. 10, the maximum value of the oxygen content ratio to silicon in the region from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 to a depth of 10 nm is 2.4, which is 3.0 or less. Met.

エッチングマスク膜40に起因するクロム(Cr)が消失してから透明基板20に起因する酸素(O)ピークが出現するまで(位相シフト膜30に起因するモリブデン(Mo)が急激に減少する前まで)の位相シフト膜30の組成均一領域では、モリブデン(Mo)の含有率が平均7原子%、ケイ素(Si)の含有率が平均38原子%、窒素(N)の含有率が平均46原子%、酸素(O)の含有率が平均9原子%であった。位相シフト膜30において、モリブデン(Mo)の含有率の変動が最も小さく、1原子%以下、次いで、ケイ素(Si)の含有率の変動が2原子%以下、酸素(O)の含有率の変動が3原子%以下、窒素(N)の含有率の変動が4原子%以下であった。 From the disappearance of chromium (Cr) caused by the etching mask film 40 to the appearance of the oxygen (O) peak caused by the transparent substrate 20 (before the molybdenum (Mo) caused by the phase shift film 30 sharply decreases). In the uniform composition region of the phase shift film 30 of), the molybdenum (Mo) content is 7 atomic% on average, the silicon (Si) content is 38 atomic% on average, and the nitrogen (N) content is 46 atomic% on average. , The content of oxygen (O) was 9 atomic% on average. In the phase shift film 30, the fluctuation of the molybdenum (Mo) content is the smallest, 1 atomic% or less, then the fluctuation of the silicon (Si) content is 2 atomic% or less, and the fluctuation of the oxygen (O) content. Was 3 atomic% or less, and the fluctuation of the nitrogen (N) content was 4 atomic% or less.

B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述のようにして製造された位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同じ方法により、位相シフトマスクを製造した。
得られた位相シフトマスクの断面を走査型電子顕微鏡により観察した。図12は実施例3の位相シフトマスクの断面写真である。
B. Phase shift mask and its manufacturing method Using the phase shift mask blank manufactured as described above, a phase shift mask was manufactured by the same method as in Example 1.
The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. FIG. 12 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of the third embodiment.

図12に示されるように、実施例3の位相シフトマスクに形成された位相シフト膜パターンは、位相シフト効果を十分に発揮できる垂直に近い断面形状を有していた。また、位相シフト膜パターンには、エッチングマスク膜パターンとの界面と、基板との界面とのいずれにも浸み込みは見られなかった。また、裾幅が小さく、CDバラツキの小さい位相シフト膜パターンを有していた。詳細には、位相シフト膜パターンの断面は、位相シフト膜パターンの上面、下面および側面から構成される。この位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、79度であった。そのため、300nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線を含む複合光の露光光において、優れた位相シフト効果を有する位相シフトマスクが得られた。
また、CDばらつきは、0.094μmと良好であった。
加えて、実施例3の位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、79度であり、オーバーエッチングにより断面制御を行うことが可能とされる下限の45度を上回るものであった。したがって、実施例2の位相シフト膜パターンを形成するに際し、オーバーエッチングを行うことにより、さらに断面形状を垂直化することが可能である。
このため、実施例2の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを高精度に転写することができるといえる。
As shown in FIG. 12, the phase shift film pattern formed on the phase shift mask of Example 3 had a cross-sectional shape close to vertical that could sufficiently exert the phase shift effect. Further, in the phase shift film pattern, no penetration was observed at either the interface with the etching mask film pattern and the interface with the substrate. In addition, it had a phase shift film pattern with a small hem width and small CD variation. Specifically, the cross section of the phase shift film pattern is composed of the upper surface, the lower surface and the side surface of the phase shift film pattern. In the cross section of this phase shift film pattern, the angle formed by the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 79 degrees. Therefore, a phase shift mask having an excellent phase shift effect in an exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, a composite light including i-line, h-line and g-line. Obtained.
The CD variation was as good as 0.094 μm.
In addition, in the cross section of the phase shift film pattern of Example 3, the angle between the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 79 degrees, and the angle is 79 degrees. It exceeded the lower limit of 45 degrees, which allows cross-section control. Therefore, when the phase shift film pattern of Example 2 is formed, it is possible to further verticalize the cross-sectional shape by performing overetching.
Therefore, when the phase shift mask of Example 2 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the display apparatus, it can be said that a fine pattern of less than 2.0 μm can be transferred with high accuracy. ..

比較例1.
A.位相シフトマスクブランクおよびその製造方法
比較例1の位相シフトマスクブランクを製造するため、実施例1と同様に、透明基板として、1214サイズ(1220mm×1400mm)の合成石英ガラス基板を準備した。
実施例1と同じ方法により、合成石英ガラス基板を、インライン型のスパッタリング装置のチャンバーに搬入した。第1スパッタターゲット、第2スパッタターゲット、第3スパッタターゲット、第4スパッタターゲットとして、実施例1と同じスパッタターゲット材料を用いた。
そして、透明基板に位相シフト膜を形成した後、チャンバーから取り出して、位相シフト膜の表面を、純水で洗浄を行った。純水洗浄条件は、温度30度、表面処理時間300秒とした。
その後、実施例1と同じ方法により、エッチングマスク膜を成膜した。
このようにして、透明基板上に、位相シフト膜とエッチングマスク膜とが形成された位相シフトマスクブランクを得た。
Comparative example 1.
A. Phase shift mask blank and its manufacturing method In order to manufacture the phase shift mask blank of Comparative Example 1, a 1214 size (1220 mm × 1400 mm) synthetic quartz glass substrate was prepared as a transparent substrate in the same manner as in Example 1.
The synthetic quartz glass substrate was carried into the chamber of the in-line sputtering apparatus by the same method as in Example 1. The same sputtering target material as in Example 1 was used as the first sputtering target, the second sputtering target, the third sputtering target, and the fourth sputtering target.
Then, after forming the phase shift film on the transparent substrate, it was taken out from the chamber and the surface of the phase shift film was washed with pure water. The pure water cleaning conditions were a temperature of 30 degrees and a surface treatment time of 300 seconds.
Then, an etching mask film was formed by the same method as in Example 1.
In this way, a phase shift mask blank in which the phase shift film and the etching mask film were formed on the transparent substrate was obtained.

得られた位相シフトマスクブランクの位相シフト膜(位相シフト膜の表面を純水洗浄した位相シフト膜)について、レーザーテック社製のMPM-100により透過率、位相差を測定した。位相シフト膜の透過率、位相差の測定には、同一のトレイにセットして作製された、合成石英ガラス基板の主表面上に位相シフト膜30が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いた。位相シフト膜の透過率、位相差は、エッチングマスク膜を形成する前に位相シフト膜付き基板(ダミー基板)をチャンバーから取り出し、測定した。その結果、透過率は20.0%(波長:365nm)位相差は176度(波長:365nm)であった。なお、純水洗浄処理した位相シフト膜の膜厚は、成膜直後の膜厚から減少して198nmであった。
また、位相シフト膜につき、UltraFLAT 200M(Corning TROPEL社製)を用いて平坦度変化を測定し、膜応力を算出したところ、0.46GPaであった。この位相シフト膜30は、位相シフトマスクの洗浄で使用される薬液(硫酸過水、アンモニア過水、オゾン水)に対する、透過率変化量、位相差変化量ともに小さく、高い耐薬性、耐洗浄性を有していた。
The transmission rate and phase difference of the obtained phase shift mask blank phase shift film (phase shift film obtained by cleaning the surface of the phase shift film with pure water) were measured by MPM-100 manufactured by Lasertec. For the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate with a phase shift film (dummy) in which the phase shift film 30 is formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate, which is manufactured by setting them on the same tray. Substrate) was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film were measured by taking out the substrate with the phase shift film (dummy substrate) from the chamber before forming the etching mask film. As a result, the transmittance was 20.0% (wavelength: 365 nm) and the phase difference was 176 degrees (wavelength: 365 nm). The film thickness of the phase shift film subjected to the pure water cleaning treatment decreased from the film thickness immediately after the film formation to 198 nm.
Further, the flatness change of the phase shift film was measured using UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TOPEL), and the film stress was calculated to be 0.46 GPa. The phase shift film 30 has a small amount of change in transmittance and a small amount of change in phase difference with respect to the chemicals (sulfuric acid hydrogen peroxide, ammonia hydrogen peroxide, ozone water) used for cleaning the phase shift mask, and has high chemical resistance and cleaning resistance. Had.

また、得られた位相シフトマスクブランクについて、島津製作所社製の分光光度計SolidSpec-3700により、膜面反射率、光学濃度を測定した。位相シフトマスクブランク(エッチングマスク膜)の膜面反射率は8.3%(波長:436nm)、光学濃度ODは4.0(波長:436nm)であった。このエッチングマスク膜は、膜表面での反射率が低い遮光膜として機能することが分かった。 Further, the film surface reflectance and the optical density of the obtained phase shift mask blank were measured with a spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank (etching mask film) was 8.3% (wavelength: 436 nm), and the optical density OD was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this etching mask film functions as a light-shielding film having a low reflectance on the film surface.

また、得られた位相シフトマスクブランクについて、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。図5は比較例1の位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向の組成分析結果を示す。図5は、位相シフトマスクブランクにおける位相シフト膜30側のエッチングマスク膜40と、位相シフト膜30の組成分析結果を示している。図5の横軸はエッチングマスク膜40の最表面を基準とした位相シフトマスクブランクのSiO換算の深さ(nm)を示し、縦軸は含有率(原子%)を示している。図5において、各曲線は、ケイ素(Si)、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)の含有率変化をそれぞれ示している。 Further, the obtained phase shift mask blank was subjected to composition analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). FIG. 5 shows the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank of Comparative Example 1. FIG. 5 shows the composition analysis results of the etching mask film 40 on the phase shift film 30 side and the phase shift film 30 in the phase shift mask blank. The horizontal axis of FIG. 5 shows the depth (nm) of the phase shift mask blank in terms of SiO 2 with respect to the outermost surface of the etching mask film 40, and the vertical axis shows the content rate (atomic%). In FIG. 5, each curve shows changes in the content of silicon (Si), nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), chromium (Cr), and molybdenum (Mo), respectively.

図5に示されるように、位相シフトマスクブランクに対するXPSによる深さ方向の組成分析結果において、上述した組成傾斜領域では、位相シフト膜に起因する酸素の割合が深さ方向に向かって急激に増加した後に、上述した組成均一領域における酸素の割合と同等の略一定の割合で推移していた。
また、図7に示されるように、位相シフト膜とエッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率の最大値が6.4であり、3.0を上回る領域が存在していた。なお、エッチングマスク膜40に起因するクロム(Cr)が消失してから透明基板20に起因する酸素(O)ピークが出現するまでの位相シフト膜30の組成均一領域でのモリブデン、ケイ素、窒素、酸素、炭素の含有率は、実施例1とほぼ同じであった。
As shown in FIG. 5, in the composition analysis result in the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank, the ratio of oxygen due to the phase shift film increases sharply in the depth direction in the above-mentioned composition gradient region. After that, the ratio remained substantially constant, which was equivalent to the ratio of oxygen in the above-mentioned uniform composition region.
Further, as shown in FIG. 7, the maximum value of the oxygen content ratio to silicon in the region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film is 6.4, which is a region exceeding 3.0. Was present. It should be noted that molybdenum, silicon, nitrogen, and molybdenum, silicon, and nitrogen in the uniform composition region of the phase shift film 30 from the disappearance of chromium (Cr) caused by the etching mask film 40 to the appearance of the oxygen (O) peak caused by the transparent substrate 20. The oxygen and carbon contents were almost the same as in Example 1.

B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述のようにして製造された位相シフトマスクブランクを用いて、実施例1と同じ方法により、位相シフトマスクを製造した。
得られた位相シフトマスクの断面を走査型電子顕微鏡により観察した。図6は比較例1の位相シフトマスクの断面写真である。
B. Phase shift mask and its manufacturing method Using the phase shift mask blank manufactured as described above, a phase shift mask was manufactured by the same method as in Example 1.
The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. FIG. 6 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Comparative Example 1.

図6に示されるように、比較例1の位相シフトマスクに形成された位相シフト膜パターンは、直線的なテーパー形状であった。この位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、5度であった。従って、得られた位相シフトマスクでは、300nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線を含む複合光の露光光において、十分な位相シフト効果が得られない。
また、CDばらつきは0.230μmであった。
なお、比較例1の位相シフト膜パターンの断面において、上面と側面とが接する部位(上辺)と、側面と下面が接する部位(下辺)とのなす角度は、5度であり、オーバーエッチングにより断面制御を行うことが可能とされる下限の45度を下回るものであった。したがって、比較例1の位相シフト膜パターンを形成するに際し、オーバーエッチングを行うことにより、さらに断面形状を垂直化することは期待できない。
このため、比較例1の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを転写することはできないことが予想される。
As shown in FIG. 6, the phase shift film pattern formed on the phase shift mask of Comparative Example 1 had a linear tapered shape. In the cross section of this phase shift film pattern, the angle formed by the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 5 degrees. Therefore, the obtained phase shift mask has sufficient phase in the exposure light containing light in the wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, the exposure light of composite light including i-line, h-line and g-line. No shift effect can be obtained.
The CD variation was 0.230 μm.
In the cross section of the phase shift film pattern of Comparative Example 1, the angle between the portion where the upper surface and the side surface are in contact (upper side) and the portion where the side surface and the lower surface are in contact (lower side) is 5 degrees, and the cross section is formed by overetching. It was below the lower limit of 45 degrees for which control was possible. Therefore, when forming the phase shift film pattern of Comparative Example 1, it cannot be expected that the cross-sectional shape is further verticalized by performing overetching.
Therefore, when the phase shift mask of Comparative Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposure-transferred to the resist film on the display apparatus, it is expected that a fine pattern smaller than 2.0 μm cannot be transferred. ..

また、図7に示されるように、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率は、いずれにおいても3.0を超えるものであった。
これらの点や、組成均一領域における実施例1及び比較例1の組成が略同一であること等を考慮すると、位相シフト膜とエッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域におけるケイ素に対する酸素の含有比率が3.0以下であることが、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状に位相シフト膜をパターニング可能な透過率の高い位相シフトマスクブランクを得るために重要な要素であると言える。
Further, as shown in FIG. 7, the oxygen content ratio to silicon over the region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40 was more than 3.0 in each case. ..
Considering these points and the fact that the compositions of Example 1 and Comparative Example 1 in the uniform composition region are substantially the same, oxygen for silicon in the region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film is taken into consideration. It can be said that the content ratio of 3.0 or less is an important factor for obtaining a phase shift mask blank having a high transmittance capable of patterning a phase shift film into a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. ..

なお、上述の実施例では、遷移金属としてモリブデンを用いた場合を説明したが、他の遷移金属の場合でも上述と同等の効果が得られる。
また、上述の実施例では、表示装置製造用の位相シフトマスクブランクや、表示装置製造用の位相シフトマスクの例を説明したが、これに限られない。本発明の位相シフトマスクブランクや位相シフトマスクは、半導体装置製造用、MEMS製造用、プリント基板用等にも適用できる。
また、上述の実施例では、透明基板のサイズが、8092サイズ(800mm×920mm×10mm)の例を説明したが、これに限られない。表示装置製造用の位相シフトマスクブランクの場合、大型(Large Size)の透明基板が使用され、該透明基板のサイズは、一辺の長さが、300mm以上である。表示装置製造用の位相シフトマスクブランクに使用する透明基板のサイズは、例えば、330mm×450mm以上2280mm×3130mm以下である。
また、半導体装置製造用、MEMS製造用、プリント基板用の位相シフトマスクブランクの場合、小型(Small Size)の透明基板が使用され、該透明基板のサイズは、一辺の長さが9インチ以下である。上記用途の位相シフトマスクブランクに使用する透明基板のサイズは、例えば、63.1mm×63.1mm以上228.6mm×228.6mm以下である。通常、半導体製造用、MEMS製造用は、6025サイズ(152mm×152mm)や5009サイズ(126.6mm×126.6mm)が使用され、プリント基板用は、7012サイズ(177.4mm×177.4mm)や、9012サイズ(228.6mm×228.6mm)が使用される。
In the above-mentioned examples, the case where molybdenum is used as the transition metal has been described, but the same effect as described above can be obtained even in the case of other transition metals.
Further, in the above-described embodiment, examples of the phase shift mask blank for manufacturing the display device and the phase shift mask for manufacturing the display device have been described, but the present invention is not limited to this. The phase shift mask blank and the phase shift mask of the present invention can also be applied to semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, printed substrate and the like.
Further, in the above-described embodiment, an example in which the size of the transparent substrate is 8092 size (800 mm × 920 mm × 10 mm) has been described, but the present invention is not limited to this. In the case of a phase shift mask blank for manufacturing a display device, a large size transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate has a side length of 300 mm or more. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for manufacturing a display device is, for example, 330 mm × 450 mm or more and 2280 mm × 3130 mm or less.
Further, in the case of a phase shift mask blank for semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, and a printed circuit board, a small transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate is 9 inches or less on a side. be. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for the above application is, for example, 63.1 mm × 63.1 mm or more and 228.6 mm × 228.6 mm or less. Normally, 6025 size (152 mm x 152 mm) and 5009 size (126.6 mm x 126.6 mm) are used for semiconductor manufacturing and MEMS manufacturing, and 7012 size (177.4 mm x 177.4 mm) for printed circuit boards. , 9012 size (228.6 mm × 228.6 mm) is used.

10…位相シフトマスクブランク、20…透明基板、30…位相シフト膜、
30a…位相シフト膜パターン、40…エッチングマスク膜、
40a…第1のエッチングマスク膜パターン、
40b…第2のエッチングマスク膜パターン、50…第1のレジスト膜パターン、
60…第2のレジスト膜パターン、100…位相シフトマスク
10 ... Phase shift mask blank, 20 ... Transparent substrate, 30 ... Phase shift film,
30a ... phase shift film pattern, 40 ... etching mask film,
40a ... First etching mask film pattern,
40b ... 2nd etching mask film pattern, 50 ... 1st resist film pattern,
60 ... Second resist film pattern, 100 ... Phase shift mask

Claims (11)

透明基板上に位相シフト膜と、該位相シフト膜上にエッチングマスク膜とを有する位相シフトマスクブランクであって、
前記位相シフトマスクブランクは、前記エッチングマスク膜に所望のパターンが形成されたエッチングマスク膜パターンをマスクにして、前記位相シフト膜をウェットエッチングにより前記透明基板上に位相シフト膜パターンを有する位相シフトマスクを形成するための原版であって、
前記位相シフト膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素とを含有し、酸素の含有率が5原子%以上70原子%以下であり、
前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面に組成傾斜領域が形成され、該組成傾斜領域では、前記酸素の割合が、深さ方向に向かって段階的および/または連続的に増加している領域を含み、
前記位相シフト膜と前記エッチングマスク膜との界面から10nmの深さの領域にわたるケイ素に対する酸素の含有比率が、3.0以下であることを特徴とする位相シフトマスクブランク。
A phase shift mask blank having a phase shift film on a transparent substrate and an etching mask film on the phase shift film.
The phase shift mask blank uses an etching mask film pattern in which a desired pattern is formed on the etching mask film as a mask, and the phase shift film is wet-etched to have a phase shift film pattern on the transparent substrate. It is the original plate for forming
The phase shift film contains a transition metal, silicon, and oxygen, and the oxygen content is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less.
A composition gradient region is formed at the interface between the phase shift film and the etching mask film, and in the composition gradient region, the proportion of oxygen is gradually and / or continuously increased in the depth direction. Including area
A phase shift mask blank characterized in that the content ratio of oxygen to silicon over a region at a depth of 10 nm from the interface between the phase shift film and the etching mask film is 3.0 or less.
前記位相シフト膜は、複数の層で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to claim 1, wherein the phase shift film is composed of a plurality of layers. 前記位相シフト膜は、単一の層で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to claim 1, wherein the phase shift film is composed of a single layer. 前記位相シフト膜は、窒素を含有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 3, wherein the phase shift film contains nitrogen. 前記位相シフト膜は、窒素の含有率が2原子%以上60原子%以下であることを特徴とする請求項4記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to claim 4, wherein the phase shift film has a nitrogen content of 2 atomic% or more and 60 atomic% or less. 前記位相シフト膜の膜応力は、0.2GPa以上0.8GPa以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 5, wherein the film stress of the phase shift film is 0.2 GPa or more and 0.8 GPa or less. 前記エッチングマスク膜は、クロム系材料から構成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 6, wherein the etching mask film is made of a chromium-based material. 前記エッチングマスク膜は、窒素、酸素、炭素の少なくともいずれか1つを含有することを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 7, wherein the etching mask film contains at least one of nitrogen, oxygen, and carbon. 前記透明基板は矩形状の基板であって、該透明基板の短辺の長さは300mm以上であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランク。 The phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 8, wherein the transparent substrate is a rectangular substrate, and the length of the short side of the transparent substrate is 300 mm or more. 請求項1から9のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランクを準備する工程と、
前記位相シフトマスクブランクの上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に所望のパターンを描画・現像を行うことにより、レジスト膜パターンを形成し、該レジスト膜パターンをマスクとして、ウェットエッチングにより前記エッチングマスク膜をパターニングして、前記エッチングマスク膜パターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク膜パターンをマスクとして、前記位相シフト膜をウェットエッチングにより前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする、位相シフトマスクの製造方法。
The step of preparing the phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 9, and the step of preparing the phase shift mask blank.
The step of forming a resist film on the phase shift mask blank and
A resist film pattern is formed by drawing and developing a desired pattern on the resist film, and the etching mask film is patterned by wet etching using the resist film pattern as a mask to form the etching mask film pattern. And the process to do
A method for manufacturing a phase shift mask, which comprises a step of forming a phase shift film pattern on the transparent substrate by wet etching the phase shift film using the etching mask film pattern as a mask.
請求項1から9のいずれか1つに記載の位相シフトマスクブランクを用いて製造された位相シフトマスクを用い、または請求項10に記載の位相シフトマスクの製造方法によって製造された位相シフトマスクを用い、表示装置上のレジスト膜に転写パターンを露光転写する工程を備えることを特徴とする表示装置の製造方法。 A phase shift mask manufactured by using the phase shift mask manufactured by using the phase shift mask blank according to any one of claims 1 to 9, or by the method of manufacturing a phase shift mask according to claim 10. A method for manufacturing a display device, which comprises a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on the display device.
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